Como seus genes interagem com o seu ambiente muda o risco de sua doença – novas pesquisas calculem métodos

Sentado na sala de exames médicos, fiquei surpreso quando ela me disse: “A genética realmente não se importa com doenças crônicas”. Em vez disso, continuei: “O estilo de vida de uma pessoa, o que ela come, o quanto ela se exercita e determina se ela sofre de doenças cardíacas”.

Como pesquisador Ele estuda genética da doençaEu não sou completamente diferente – Fatores de estilo de vida Você desempenha um grande papel na determinação de quem sofre de doença e não. Mas está longe de toda a história. Desde estudiosos Genoma humano identificado Em 2003, os pesquisadores descobriram que a hereditariedade também desempenha um papel importante no risco da doença de uma pessoa.

Estudos que se concentram em Apreciação da doença da herança Ou seja, a quantidade de diferenças genéticas que explicam as diferenças no risco da doença – geralmente uma grande parte do contraste da doença com a genética. Parece que todas as mutações do genoma desempenham um papel em doenças como Diabetes tipo 2E é sobre 17 % hereditárioE esquizofreniaE é sobre 80 % hereditário. Ao contrário de doenças como Tae Sax ou CasoOnde mutações em um gene causaram uma doença, Doenças crônicas tendem a ser multi -qualidadeIsso significa que é afetado por múltiplas mutações em muitos genes por todo o genoma.

Cada doença complexa tem fatores de risco genético e ambiental. A maioria dos pesquisadores estuda esses fatores separadamente devido a desafios técnicos e à falta de bancos de dados uniformes. Embora alguns tenham inventado técnicas para superar esses desafios, eles ainda não foram aplicados a um conjunto abrangente de doenças e exposição ambiental.

Em nossa pesquisa recentemente publicada, meu colega Alexon Price Meu Ferramentas importadas para aproveitar as recém -disponíveis coleções de dados para Determinar os efeitos da articulação Seus fatores de risco genético e ambiental na biologia por trás da doença.

Aspirina, genética e câncer de cólon

Para esclarecer o efeito dos genes e o meio ambiente na doença, vejamos o exemplo do uso do câncer de aspirina e cólon.

Em 2001, pesquisadores do Centro de Pesquisa do Câncer de Fred Hetchenson estavam estudando como Regularmente O risco de câncer de cólon diminuiu. Eles se perguntaram se as mutações genéticas que diminuíram a velocidade do corpo desabaram – o que significa que os níveis de aspirina no corpo permanecerão altos por um período mais longo – podem aumentar o efeito de um medicamento protetor contra o câncer de cólon. Eles estavam certos: apenas pacientes com metabolismo lento da aspirina tiveram um baixo risco de câncer de cólon, indicando que a eficácia do medicamento pode depender da genética de uma pessoa.

Isso levanta a questão de como a ciência genética e diferente Grupos de exposição ambientalComo os medicamentos que o paciente toma, isso pode afetar o risco da doença de uma pessoa e a eficácia do tratamento para eles. Quantos casos de diferenças genéticas que afetam diretamente a eficácia do medicamento?

A interação entre genes e o meio ambiente para o câncer de cólon e aspirina é incomum. Envolve uma mutação em um local no genoma que tem um efeito significativo no risco de câncer de cólon. Os últimos 25 anos de genética humana mostraram que esses tipos são de Grandes mutações de influência são raras.

Por exemplo, uma análise descobriu que o efeito medieval da alternativa genética está na altura Apenas 0,14 mm. Em vez disso, geralmente existem centenas de diferenças que cada uma delas tem efeitos pequenos, mas cumulativos, no risco da doença de uma pessoa, o que dificulta a localização.

Como os pesquisadores podem descobrir essas pequenas reações genéticas e o meio ambiente em centenas de locais no genoma?

Interações da genética genética genética

Começamos a procurar casos em que as variáveis ​​genéticas em todo o genoma apresentaram efeitos diferentes na biologia de uma pessoa em diferentes ambientes. Em vez de tentar descobrir os pequenos efeitos de cada variável genética ao mesmo tempo, nós Dados coletados em todo o genoma Para converter esses pequenos efeitos individuais em um efeito significativo na escala do genoma.

Usando dados de Biobank do Reino Unido – Um grande banco de dados que contém dados genéticos e saudáveis ​​de cerca de 500.000 pessoas – estimamos o impacto de milhões de variáveis ​​genéticas em 33 recursos e doenças complexas, como altura e asma. Montamos pessoas com base em exposição ambiental, como poluição do ar, tabagismo e padrões de alimentos. Finalmente, desenvolvemos testes estatísticos para estudar como os efeitos genéticos no risco de doenças Níveis de biomasia Difere dessa exposição.

Encontramos três tipos de reações genéticas e o meio ambiente.

Primeiro, encontramos 19 pares Uma das características complexas e a exposição ambiental é afetada por variáveis ​​genéticas em todo o genoma. Por exemplo, o efeito da genética varia nos níveis de glóbulos brancos no corpo entre fumantes e funcionários. Quando comparamos os efeitos das mutações genéticas entre os dois grupos, a força da interação entre os genes e o ambiente indica que o tabagismo muda a maneira como a herança afeta o número de glóbulos brancos.

Segundo, procuramos casos em que a herança da característica difere de acordo com o meio ambiente. Em outras palavras, em vez de algumas variáveis ​​genéticas têm efeitos diferentes em diferentes ambientes, todos se tornaram mais fortes em alguns ambientes. Por exemplo, descobrimos que a herança do IMC – a taxa de peso para a altura – aumentou 5 % para as pessoas mais ativas. Isso significa que a genética desempenha um papel maior no índice de massa corporal à medida que você é mais ativo. Encontramos 28 Esses maridos de características e ambienteIncluindo níveis de colesterol HDL, consumo de álcool, bem como nervosismo e falta de auto -relato.

Terceiro, procuramos um tipo de interação entre genes e o nome chamado Amplificação passiva ou conjunta. Aqui, os efeitos genéticos crescem com o aumento da exposição ambiental e vice -versa. Isso leva a um equilíbrio relativamente igual de efeitos genéticos e ambientais em uma característica. Por exemplo, como o tempo de ser auto -relatado em assistir à TV, o contraste genético e ambiental aumentou a cintura para o quadril da pessoa. Isso provavelmente reflete o efeito de outros comportamentos do tempo para assistir à TV, como o baixo exercício físico. Encontramos 15 desses maridos de características e meio ambienteIncluindo a capacidade do pulmão e do tabagismo, os níveis de glicose e o consumo de álcool.

Também procuramos casos em que o sexo biológico afetou, e não a exposição ambiental, nas interações com os genes. O trabalho anterior mostrou evidências destes Jin obrigado ao sexoInteraçõesEncontramos exemplos adicionais dos efeitos do sexo biológico em todos os tipos de reações entre genes e o meio ambiente. Por exemplo, descobrimos que o nervosismo tinha efeitos genéticos variando através do sexo.

Por fim, também descobrimos que vários tipos de genes e o ambiente podem afetar o mesmo recurso. Por exemplo, os efeitos da genética variaram na pressão arterial sistólica por sexo, indicando que algumas variáveis ​​genéticas têm efeitos diferentes em homens e mulheres.

Novos modelos para os genes do ambiente

Como entendemos esses tipos distintos de reações ambientais genéticas? Afirmamos que eles podem ajudar melhor os pesquisadores a entender os mecanismos biológicos básicos que levam aos riscos genéticos e ambientais da doença e como a variação genética leva a diferenças no risco de doença entre as pessoas.

Genes relacionados à mesma função funcionam juntos em um Unidade chamada de caminho. Por exemplo, podemos dizer que os genes participantes da fabricação de bainha – o componente de glóbulos vermelhos que carregam oxigênio – uma parte coletiva de Ele caminho de síntese. As quantidades de hemes circuladas no corpo afetam outros processos biológicos, incluindo aqueles que podem levar ao desenvolvimento Anemia e câncer. Nosso modelo indica que a exposição ambiental modifica diferentes partes desses caminhos, o que pode explicar a razão pela qual vimos diferentes tipos de reações do ambiente genético.

No futuro, esses resultados podem levar a tratamentos mais especializados com base no genoma de uma pessoa. Por exemplo, um dia os médicos podem saber se é mais provável que alguém reduza o risco de doenças cardíacas, sofrendo perda ou exercício de peso.

Nossos resultados mostram como estudar interações entre o ambiente genético, apenas informam aos pesquisadores sobre os fatores genéticos e ambientais que aumentam o risco de doença, mas também qual é o erro no corpo onde.

(Arun Durvasula Professor Assistente de População e Saúde Pública, Universidade do Sul da Califórnia. E -mail: arun.durvasula@med.usc.ed)

(Este artigo da conversa é republicado sob a licença da comunidade criativa. Leia o artigo original aqui))