Генетические аномалии в анализах крови: как крайние значения показателей переписали правила биологии

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, предполагает, что у людей с аномально высокими или низкими показателями распространённых биологических характеристик — таких как уровень холестерина, глюкозы в крови, масса тела и рост — может наблюдаться более простая генетическая основа, чем принято считать. Работа учёных из Медицинской школы Икан при больнице Mount Sinai показывает, что в крайних точках распределения человеческих признаков значимую роль могут играть редкие генетические варианты с выраженным биологическим эффектом.

Фото: Pravda.Ru by Дмитрий Иванов is licensed under Все права защищены

Врач готовит медицинские инструменты в палате реанимации

Традиционная модель полигенного наследования, согласно которой тысячи распространённых вариантов генов вносят небольшой вклад в формирование признака, может не в полной мере описывать механизмы, действующие у людей с экстремальными значениями.

Старший автор исследования, доктор Пол О'Райли, профессор статистической генетики в отделе генетики и геномных наук Mount Sinai, объясняет: "Обычно мы считаем, что эти признаки формируются тысячами генетических изменений, каждое из которых имеет очень малый эффект. Однако наши данные указывают на то, что некоторые люди оказываются на концах спектра признаков из-за гораздо меньшего числа редких генетических вариантов, имеющих значительно более сильный эффект".

В исследовании были проанализированы 74 количественных признака, включая гемоглобин, частоту сердечных сокращений, возраст наступления менопаузы и другие показатели. Для этого использовались данные крупных генетических и медицинских массивов, таких как UK Biobank и американская программа All of Us Research Program. Учёные проверяли гипотезу о том, что генетическая архитектура сама по себе меняется на крайних значениях: люди с экстремальными показателями могут чаще нести редкие варианты, способные оказывать мощное влияние на физиологию.

Данное наблюдение согласуется с эволюционной биологией. Варианты, сильно смещающие биологический признак в крайнюю сторону, могут снижать выживаемость или репродуктивный успех. В результате естественный отбор сохраняет такие варианты на низком уровне их распространённости в популяции. Это позволяет объяснять, почему распространённые варианты с малым эффектом описывают вариабельность у большинства людей, тогда как редкие варианты с сильным действием непропорционально представлены среди тех, чьи показатели находятся в хвостах распределения.

Для проверки этой гипотезы команда разработала два взаимодополняющих статистических метода: один анализировал генетические закономерности на уровне популяции, а другой сравнивал значения признаков среди братьев и сестёр. Оба подхода выявили доказательства того, что у некоторых индивидуумов с необычно высокими или низкими значениями признаков вклад редких вариантов с большим эффектом выше, чем в общей популяции. Доктор О'Райли отмечает: "Сосредоточившись на индивидуумах на крайних значениях, мы можем обнаружить более чёткие биологические сигналы, которые труднее распознать в общей популяции".

Поскольку многие изученные признаки связаны с распространёнными заболеваниями, например, высокий уровень глюкозы ассоциирован с диабетом, а аномальный уровень холестерина повышает риск сердечно-сосудистых патологий, выявление таких редких вариантов может помочь в определении ключевых биологических путей, важных для развития болезней. При этом авторы подчёркивают, что факторы образа жизни, диета и социальное окружение остаются важными, а данное исследование было посвящено преимущественно оценке генетических вклада. Для подтверждения стабильности этих закономерностей в разных популяциях и идентификации конкретных ответственных генов необходимы дальнейшие исследования.