Γενετικός χάρτης αποκαλύπτει την επίδραση του DNA στον μεταβολισμό

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Genetics δημιούργησε τον μεγαλύτερο γενετικό χάρτη DNA του ανθρώπινου μεταβολισμού, ρίχνοντας φως στον ρόλο που παίζουν οι μεταβολίτες στην υγεία και την ασθένεια και προσφέροντας έναν «οδικό χάρτη» για μελλοντικές έρευνες.

Μεταβολισμός: μοναδικός σε κάθε άνθρωπο

Ο μεταβολισμός μας διαφέρει από άτομο σε άτομο, όπως και το DNA μας. Ωστόσο, μέχρι σήμερα ήταν δύσκολο να αποσαφηνιστεί σε ποιον βαθμό ο γενετικός κώδικας συμβάλλει σε αυτήν την ποικιλομορφία.

Η νέα μελέτη αξιοποίησε δεδομένα από 500.000 άτομα της UK Biobank και εξέτασε πώς οι γενετικές παραλλαγές επηρεάζουν τα επίπεδα στο αίμα 250 μικρών μορίων, όπως τα λιπίδια – σημαντικά για την υγεία της καρδιάς – και τα αμινοξέα. Το έργο υλοποιήθηκε μέσω συνεργασίας ερευνητών από το Berlin Institute of Health στο Charité (BIH) και το Queen Mary University of London.

Τι έδειξε η μελέτη

Συνδυάζοντας εκτενή γενετικά δεδομένα από άτομα ευρωπαϊκής, αφρικανικής και ασιατικής καταγωγής που ζουν στο Ηνωμένο Βασίλειο με λεπτομερείς μεταβολομικές μετρήσεις, η ερευνητική ομάδα εντόπισε συστηματικά γονίδια που συμβάλλουν στη ρύθμιση του ανθρώπινου μεταβολισμού.

Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι:

• Ο γενετικός έλεγχος των μεταβολιτών ήταν σε μεγάλο βαθμό παρόμοιος μεταξύ διαφορετικών καταγωγών και ανάμεσα σε άνδρες και γυναίκες.

• Ανακαλύφθηκαν γονίδια με προηγουμένως άγνωστους ρόλους στον μεταβολισμό.

• Προέκυψαν νέες γνώσεις για μεταβολικά μονοπάτια που συνδέονται άμεσα με την υγεία και την εμφάνιση ασθενειών.

Η ερευνητική ομάδα υπογραμμίζει ότι τα ευρήματα είναι πιθανό να έχουν καθολική ισχύ, καθώς οι ομοιότητες εντοπίστηκαν ανεξαρτήτως φύλου ή καταγωγής.

Σύνδεση DNA – μεταβολισμού – ασθενειών

Η μελέτη προσφέρει επίσης σημαντικές πληροφορίες για το πώς τα γονίδια που σχετίζονται με τον μεταβολισμό μπορούν να προδιαθέτουν σε ασθένειες. Οι ερευνητές έδειξαν ότι η γενετική ρύθμιση των μεταβολιτών στο αίμα αλληλεπικαλύπτεται με την εμφάνιση ασθενειών, επιβεβαιώνοντας την κλινική σημασία αυτών των δεικτών.

Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα ήταν η αναγνώριση του γονιδίου VEGFA, το οποίο φαίνεται να ελέγχει πτυχές της καλής χοληστερόλης (HDL). Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει τον δρόμο για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων που θα μπορούσαν να προλαμβάνουν καρδιακές παθήσεις.

Η συμβολή των βιοτραπεζών

Μελέτες τέτοιας κλίμακας κατέστησαν δυνατές χάρη στην ύπαρξη βιοτραπεζών σε όλο τον κόσμο. Η UK Biobank συγκέντρωσε δεδομένα από μισό εκατομμύριο άτομα με διαφορετικά υπόβαθρα, συλλέγοντας γενετικές πληροφορίες αλλά και στοιχεία για τον τρόπο ζωής και την υγεία τους.

Οι ερευνητές αξιοποίησαν αυτόν τον πλούτο δεδομένων για να διεξάγουν σε βάθος αναλύσεις, εξασφαλίζοντας ότι τα αποτελέσματα βασίζονται σε ένα μεγάλο και αντιπροσωπευτικό δείγμα.

Γενετικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες

Αν και η μελέτη δείχνει ότι τα γονίδια παίζουν σημαντικό ρόλο στον μεταβολισμό, οι συγγραφείς υπογραμμίζουν ότι πρόκειται για ένα σύνθετο φαινόμενο. Παράγοντες όπως η διατροφή, η φυσική άσκηση και ο τρόπος ζωής έχουν επίσης τεράστια σημασία και μπορούν να επηρεάσουν σε μεγάλο βαθμό την υγεία.

Ο επικεφαλής συγγραφέας Martijn Zoodsma, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο BIH, τόνισε:
«Είμαστε πλέον σε θέση να χαρτογραφήσουμε συστηματικά τον γενετικό έλεγχο εκατοντάδων μορίων του αίματος σε μια κλίμακα άνευ προηγουμένου. Αυτό αποτελεί ισχυρή αναφορά για την κατανόηση του κινδύνου ασθενειών και τον εντοπισμό γονιδίων που συμβάλλουν στη μεταβολική ποικιλομορφία».

Προοπτικές για νέες θεραπείες

Ο Maik Pietzner, καθηγητής στο BIH και στο Queen Mary, πρόσθεσε:
«Η ανάπτυξη φαρμάκων που μειώνουν τα λιπίδια του αίματος, όπως οι στατίνες, έχει σώσει αμέτρητες ζωές, αλλά οι καρδιακές παθήσεις παραμένουν η κύρια αιτία θανάτου. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν νέους πιθανούς δρόμους για φάρμακα που θα προλάβουν ακόμα περισσότερους θανάτους από τη συσσώρευση λιπιδίων στις αρτηρίες».

Η Claudia Langenberg, διευθύντρια του PHURI και επικεφαλής της Ομάδας Υπολογιστικής Ιατρικής στο BIH, επισήμανε ότι η μελέτη αποτελεί ισχυρή απόδειξη της αξίας των συνεργασιών μεταξύ ακαδημαϊκής έρευνας και βιομηχανίας. Με τη συμβολή της τεχνολογίας της Nightingale Health, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις λιπιδίων και μεταβολιτών σε όλο το δείγμα της UK Biobank.

Όπως εξήγησε:
«Αυτός είναι ο βαθμός κλίμακας και δέσμευσης που απαιτείται για να εντοπίσουμε αξιόπιστα σπάνιες γενετικές παραλλαγές που επηρεάζουν τον μεταβολισμό και την υγεία. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι, παρά τις διαφορές μας, η γενετική επίδραση στον μεταβολισμό είναι εντυπωσιακά παρόμοια ανάμεσα σε φύλα και καταγωγές – μια υπενθύμιση ότι όλοι έχουμε περισσότερα κοινά απ’ ό,τι διαφορές».

Ο νέος γενετικός χάρτης του μεταβολισμού αποτελεί ορόσημο για την κατανόηση της σχέσης DNA και υγείας. Αναδεικνύει πώς τα γονίδια επηρεάζουν κρίσιμα μόρια του αίματος και πώς αυτή η γνώση μπορεί να οδηγήσει σε προηγμένες θεραπείες πρόληψης και αντιμετώπισης ασθενειών.