Ученые Центра Алмазова создали математическую модель для обнаружения геномных мутаций
Пт, 17 Май 2019
96
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

 

Похожие статьи

Топ 10 за все время