Новости

Ученые Центра Алмазова создали математическую модель для обнаружения геномных мутаций

1 апреля 2019

Ученые Центра Алмазова создали математическую модель для обнаружения геномных мутаций

Ученые Центра Алмазова разработали математическую модель для быстрого и эффективного обнаружения мутаций в индивидуальных геномах при анализе большого количества образцов.

Новая математическая модель s-dePooler воспроизводит смешивание образцов и последующее секвенирование. Процесс анализа результатов секвенирования и выявления носителей мутаций называется депулированием. Как правило, если в образцах носитель мутации один, выявить его просто, но если носителей мутаций несколько, нужно автоматизировать работу. При этом программных средств и универсального алгоритма для депулирования ранее не существовало.

На основе модели s-dePooler специалисты составили алгоритм, выявляющий возможных носителей мутации. Он подходит для анализа любых схем смешивания. Работа проходила в рамках проекта, поддержанного Президентской программой исследовательских проектов Российского научного фонда.

Ученые протестировали разработанный метод на синтетическом наборе данных проекта «1000 геномов» и успешно определили 97% мутаций, присутствующих менее чем у 10% носителей.

Модель s-dePooler можно применять как в медицине, чтобы выявлять генные мутации, вызывающие предрасположенность к различным заболеваниям, так и в других областях, например, в сельском хозяйстве для селекционной работы.

Изменения в последовательности некоторых генов могут приводить к развитию разных болезней, в частности, аневризмы аорты. Основная задача авторов работы – поиск генов, мутации в которых достоверно повышают риск этого заболевания. Сейчас медики предполагают, что к аневризме аорты могут приводить замены даже одного нуклеотида в генах, обеспечивающих формирование и работу сердечно-сосудистой системы. Такие отличия называются однонуклеотидными полиморфизмами.

В работе авторов важную роль играет биоинформатика, в том числе анализ «больших данных» (big data), которые ученые получают с помощью секвенирования нового поколения. Этот метод быстро предоставляет информацию о последовательности сразу нескольких участков генома, по сути, «читает» наши гены. Однако золотой стандарт этого направления – секвенирование по технологии Illumina – дорог, занимает много времени и имеет технические ограничения. Чтобы ускорить и удешевить этот процесс, ученые используют метод пулирования образцов – их объединения и общего анализа.

Авторы под руководством директора Института сердца и сосудов Центра Алмазова, главного научного сотрудника НИО некоронарогенных заболеваний сердца д.м.н. О.М. Моисеевой уже обследовали пациентов с диагностированной аневризмой на присутствие отличий в гене ACTA2, который кодирует один из белков в гладкомышечных клетках аорты, и нашли несколько мутаций у их носителей.

Эта работа – часть большого исследования, направленного на анализ ключевых параметров для прогноза развития сердечно-сосудистых заболеваний у пациентов с сахарным диабетом. Это позволит своевременно выявить группы высокого риска и предоставит новые терапевтические возможности. В дальнейшем ученые планируют исследовать другие гены, мутации в которых потенциально несут риск сердечно-сосудистых осложнений. Также авторы хотят разработать маркерные системы для выявления предрасположенности к таким заболеваниям.

Однако масштабные исследования и научно-практические разработки можно будет быстрее и эффективнее осуществить в условиях центра геномных исследований мирового уровня. В настоящее время Центр Алмазова готовит заявку на конкурс по его созданию и развитию на своей базе. Работа ведется вместе с партнерами по консорциуму «Трансляционная медицина» в рамках реализации национального проекта «Наука» и федеральной научно-технической программой развития генетических технологий на 2019-2027 годы.

Источник: almazovcentre.ru

Ангиология.ру - портал для профессионалов
VLAANT
Lancet
Журнал «Высокотехнологичная медицина»
Трансмед