Новая генетическая карта человеческого глаза раскрывает причины потери зрения

Фото из открытых источников

Международная группа ученых из Манчестерского университета создала наиболее подробную на сегодняшний день картину того, как генетические различия влияют на работу человеческого глаза.

Это открытие может помочь объяснить, почему у миллионов людей развиваются заболевания, угрожающие зрению, такие как возрастная макулярная дегенерация (ВМД), а также более редкие наследственные заболевания глаз. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Эпидемиологические исследования прогнозируют, что возрастная макулярная дегенерация (ВМД), являющаяся одной из основных причин ухудшения зрения у взрослых, к 2040 году затронет 288 миллионов человек во всем мире.

К более редким наследственным заболеваниям глаз, нарушающим работу клеток сетчатки, воспринимающих свет и передающих зрительные сигналы в мозг, относятся болезнь Штаргардта, пигментный ретинит и колбочково-палочковая дистрофия.

Исследователи проанализировали данные полногеномного секвенирования, а также профили РНК из 201 донорского человеческого глаза. Это позволило им изучить две ключевые ткани, участвующие в зрении: нейросенсорную сетчатку, которая улавливает свет, и пигментный эпителий сетчатки, который поддерживает и питает ее.

Сравнивая различия в ДНК с активностью генов в этих тканях, исследователи обнаружили более 1,4 миллиона генетических сигналов, влияющих на включение или выключение генов, известных как локусы количественных признаков экспрессии, или eQTL.

Эти сигналы влияют на поведение почти 10 000 генов в сетчатке и почти 4 000 генов в пигментном эпителии сетчатки. Многие генетические эффекты были обнаружены в тех областях генома, которые действуют как регуляторные переключатели, помогая включать или выключать гены.

В ходе исследования также были выявлены сотни человек, у которых активность генов сетчатки была необычно высокой или низкой по сравнению с типичными показателями. Среди этих «аномальных значений экспрессии» исследователи выявили почти 300 редких генетических вариантов, которые могли бы правдоподобно объяснить необычную активность генов.

Эти варианты включали редкие изменения в участках ДНК, не кодирующих белки, а также более значительные структурные сдвиги и различия в количестве копий определенных сегментов ДНК у человека. 

«Наше исследование знаменует собой важный шаг на пути к расшифровке сложной генетической архитектуры человеческого глаза», - говорят ученые.

В совокупности они составили около 28% выбросов, что открывает новые возможности для понимания того, как редкие мутации способствуют развитию заболеваний глаз.

Полученные результаты представляют собой беспрецедентный ресурс для ученых, изучающих генетические причины нарушений зрения, и доступны для ознакомления другим исследователям. Они также предлагают план будущих исследований в области персонализированного лечения и ранней диагностики.

«Наше исследование знаменует собой важный шаг на пути к расшифровке сложной генетической архитектуры человеческого глаза», - сказал соавтор исследования Джейми Эллингфорд из Манчестерского университета. «И это открывает двери для новых стратегий защиты и восстановления зрения в будущем. Это показывает, как как распространенные, так и редкие генетические различия влияют на то, как они проявляются в сетчатке человека. Понимание этих закономерностей приближает нас к раскрытию биологических механизмов, лежащих в основе наследственной потери зрения, и к разработке более целенаправленных методов лечения».

«Мы надеемся, что этот набор данных ускорит открытия в офтальмологии, генетике и персонализированной медицине», - добавил соавтор исследования Джейкоб Сэмпсон из Манчестерского университета. «И мы надеемся, что это поможет выявлять людей, подверженных риску заболеваний, угрожающих зрению, еще до появления симптомов».

«Такие фундаментальные открытия возможны только при использовании очень хорошо охарактеризованного донорского материала человека», - отметил профессор Саймон Дж. Кларк из Тюбингенского университета в Германии. «Нам невероятно повезло иметь доступ к одному из крупнейших в Европе хранилищ человеческих глаз, основанному в Манчестере еще в 2015 году. Мы навсегда останемся благодарны за щедрость всех тех жертводателей и их семей, которые вносили свой вклад на протяжении многих лет».