Megfejtették a testmagasság genetikai hátterét

A politikusokat tényekkel kell szembesíteni. A tudomány tényeket gyárt. Segíts minél többet publikálni belőlük!

12 ezer gyakori genetikai variáns felelős a felnőtt testmagasság különbségeinek 40 százalékáért, legalábbis azok körében, akiknek európai felmenőik vannak. A valaha készült legnagyobb genomszintű asszociációs vizsgálat, amit szerda délután közölt a Nature, 5,4 millió ember genetikai adatain alapszik.

Loïc Yengo és a GIANT konzorcium több száz másik kutatója igazolta, hogy néhány milliós mintával fel lehet térképezni egy komplex tulajdonság örökölhető változatosságáért felelős összes genomi régiót. Ahhoz, hogy a nem európai felmenőkkel rendelkező populációknál is elérjék a szaturációnak nevezett pontot, amikor több adat már nem nyújt pontosabb előrejelzést, további, célzott kutatásokra lesz szükség.

A felnőtt kori testmagasság jelentős mértékben örökölhető és könnyen mérhető. Emiatt ideális modellként szolgált a kutatóknak, hogy megértsék, milyen szerepet játszanak a gyakori genetikai variációk a komplex emberi tulajdonságok létrehozásában. Ilyen genetikai variációk a DNS-en egyetlen nukleotid megváltozásával járó egypontos nukleotid polimorfizmusok (SNP) is, amelyeknek a különböző tulajdonságokkal és betegségekkel való összefüggését genomszintű asszociációs vizsgálatok (GWAS) tárják fel.

A kutatók szerint ha az eredmények kiterjeszthetők betegségekre is, az azt jelentené, hogy nagy mintás kutatások feltárhatják egyes gyakori variánsokhoz (véges számú SNP-khez és genomi régiókhoz) kötött öröklődésüket. Ezek a variánsok és régiók pedig egyes gének, valamint genetikai szabályozó elemek és útvonalak szerepére utalhatnak, amelyek vizsgálata segíthet a terápiák kidolgozásában.

„Az eredmények mérföldkövet jelentenek annak megértésében, hogyan vesz részt a genetika komplex tulajdonságok kialakításában. Emellett arra is felhívják a figyelmet, hogy még mindig dolgozni kell a genetikai adatok sokféleségének növelésén” – kommentálta a Nature-nek az áttörő vizsgálatot Karoline Kuchenbaecker, a University College London genetikai intézetének kutatója.

Az emberi genom 21 százalékát fedik le az azonosított SNP-k régiói

Korábbi előrejelzések arról szóltak, hogy a gyakori SNP-k a testmagasság egyének közti változatosságának 40-50 százalékát magyarázzák meg, amit most sikerült is igazolni. Az ezt megelőző legnagyobb kutatás 700 ezer fős mintán zajlott, és 3290 variánst hozott összefüggésbe a tulajdonsággal.

Kuchenbaecker szerint a korai GWAS kutatásokat néhány ezer fős mintákon csak a testmagasság változatosságának 5 százalékát tudták azonosítani, ami vitákat szült a vizsgálatokból látszólag hiányzó örökölhetőségről. Ennek megmagyarázására több hipotézis született, aztán a kutató szerint kiderült, hogy a megoldás részben az, hogy sok korábban fel nem tárt variáns együttesen, de egyenként kis mértékben járul hozzá komplex tulajdonságokhoz. A technológiai fejlődéssel viszont, mint a genetikus írja, megoldhatóvá vált, hogy több millió emberi genomból nyert információt vonjanak be ezekbe a vizsgálatokba.

Yengo és kollégái összességében 281 GWAS-kutatás mintáit összegezték, ami 5,38 millió ember adatainak elemzését tette lehetővé. A mintában szereplők 75,8 százaléka rendelkezik európai, 8.8 százalékuk kelet-ázsiai, 8.5 százalékuk latin-amerikai, 5,5 százalékuk elsősorban afrikai és 1,4 százalékuk dél-ázsiai felmenőkkel.

A kutatók a HapMap 3 projekttel felderített 1,3 millió SNP variáció testmagassággal való összefüggését vizsgálták, amikből 1,1 millió több mint 1 százalékban fordul elő minden egyes csoportban. A HapMap 3-adatok felhasználása egyben a kutatás egyik korlátja is, mivel ezek csak részben tartalmazzák az emberi népességben gyakori genetikai variációkat. Ugyanakkor más adatbázisok bevonásával vizsgált SNP-k is a meghatározott genomi régiókon belül maradtak.

A 12 111 szignifikáns összefüggést mutató SNP a genom 21 százalékát lefedő, 7209 különálló genomi szegmensben helyezkedik el, amelyek egyenként átlag 90 ezer bázis hosszúak. Ezek az SNP-k a genomon belül nem véletlenszerűen, hanem egymáshoz közeli csoportokban és csontfejlődést befolyásoló génekhez közel találhatók meg. Az SNP-k gyakrabban fordulnak elő 462 olyan gén közelében, amiket korábban mendeli öröklődésű csontnövekedési rendellenességekkel kötöttek össze. Ilyen gén a 15-ös kromoszómán található ACAN, ami körül a 12 ezerből 25 SNP található meg. Az ACAN mutációi a csontrendszeri diszplázia nevű ritka öröklött betegségben játszhatnak szerepet.

Sokat kell még dolgozni, hogy a GWAS-kutatások a teljes emberiségre reprezentatívak legyenek

Bár a felderített SNP-k az összes csoportban lefedik a testmagasság örökölhető változatosságának több mint 90 százalékát, azt 40 százalékos pontossággal jelzik előre európai felmenőkkel, de mindössze 10 százalékban az elsősorban afrikai felmenőkkel rendelkezők körében.

Az előrejelzési különbség túlnyomó része, 84 százaléka a kutatók szerint két jelenségből következik. Az egyik az azonos ponton eltérő DNS-szekvenciaváltozatok, vagyis allélok gyakoriságának (minor allél frekvencia, MAF) különbségei, a másik pedig a kapcsoltsági egyenlőtlenségek (linkage disequilibrium, LD) eltérései. Utóbbi egy populációban más-más genomi pontokon elhelyezkedő allélek nem véletlenszerű összefüggéseit jelenti.

Az azonosított SNP-k között nagy volt az átfedés különböző populációkban, és ez a megfigyelés a kutatók szerint egybevág azzal, hogy a testmagassággal összefüggő gyakori variációk nagyrészt azonosak különböző emberi populációk között. Úgy vélik, hogy az előrejelzési pontosság javításához több nem-európai felmenőkkel rendelkező populációban végzett GWAS-vizsgálatra van szükség, különös tekintettel változatos, afrikai felmenőkkel rendelkező populációkra. 

Ezt igazolja, hogy a vizsgálat során 1 millió nem-európai felmenővel rendelkező emberhez köthető genetikai minta hozzáadása több mint 3,4 százalékkal növelte az előrejelzési pontosságot kelet-ázsiai és többnyire afrikai felmenőkkel rendelkezőknél. Ehhez képest további 1,5 millió európai felmenőjűtől származó minta a már meglévő 2,5 millión felül csak 2,7 százalékkal növelte a pontosságot.

Kuchenbaecker szerint a földrajzi sokféleség hiánya is problémát jelent. A mostani vizsgálat alapjául szolgáló GWAS-kutatások közül ugyanis csak egyet végeztek el az afrikai kontinensen, Nigériában, 1188 résztvevővel. Ez a teljes 5,4 millió fős minta mindössze 0,4 százaléka, ami a kutató szerint így nem képes leképezni a nagy mértékű genetikai és nyelvi afrikai sokféleséget, így az ember genetikai sokféleségét sem. A következő lépés, hogy különböző felmenőkre, etnikai csoportokra és társadalmi helyzetekre jellemző sokféle mintát gyűjtsenek, hogy a GWAS-kutatások minden előnyét ki tudják haszunálni.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: