生物醫學科學家正在競相尋找導致疾病的基因。希望這些發現能夠帶來針對正確基因的治療方法。並幫助身體再次恢復健康
當一個缺陷基因負責時理解問題的途徑也很簡單，但是，許多情況要復雜得多。在這些情況下，多個基因（有時是數千個）發揮作用，並且辨別它們與疾病的關係要困難得多。
新的基因組作圖方法可能會使這一挑戰更容易應對。 自然 在這項研究中，格萊斯頓研究所和斯坦福大學的研究人員採用了廣泛的策略。測試細胞中每個基因的作用 將疾病和其他特徵聯繫起來 它符合決定其體型的遺傳系統。由此產生的圖譜可能會理清令人困惑的生物學原理，並突出顯示可能成為新療法有用靶標的基因。
“我們現在可以觀察基因組中的每個基因，並了解每個基因如何影響特定類型的細胞，”格萊斯頓高級研究員亞歷克斯·馬森醫學博士、博士、康妮和鮑勃·盧裡研究所所長說。共同領導這項研究的格萊斯頓-加州大學舊金山分校基因組免疫學研究所說道。 “我們的目標是利用這些數據作為地圖，以獲得關於某些基因如何影響特定性狀的新見解。”
找出遺傳風險背後的“原因”
多年來，科學家們一直依賴於一項嚴格的“全基因組關聯研究”，掃描數千人的 DNA，以發現遺傳差異和特徵之間的統計聯繫。包括疾病風險這些努力產生了巨大的數據集。但將這些信號轉化為清晰的生物學解釋可能很困難。特別是，性狀受許多基因的影響。
“儘管有這些研究，但在基因水平上理解疾病生物學仍然存在很大差距，”第一作者 Mineto Ota 醫學博士說。太田是馬森格拉德斯通實驗室和斯坦福大學科學家喬納森·普里查德實驗室的博士後學者。 “我們知道這種疾病涉及多種菌株。但我們就是不明白為什麼。”
Mineto 將其比作一張有明確起點和終點的地圖。但兩者之間沒有任何路徑連接。
“為了理解複雜的本質，我們需要關注網絡，”斯坦福大學生物學和遺傳學教授普里查德說。這項研究的共同領導者馬森說。 “當數千個具有許多不同功能的基因都影響一個特定的性狀時，我們如何看待生物學？”
將細胞實驗與大量群體數據相結合
為了更深入地研究這個網絡問題，研究人員從兩個數據庫中提取了數據。
一個數據集來自人類白血病細胞，通常用於研究紅細胞的特徵。在之前的工作中，麻省理工學院的研究人員沒有參與這項研究，一一關閉了細胞系中的每個基因。並追踪基因丟失如何改變遺傳活動。
Marson 的團隊隨後將這些結果與英國生物銀行數據進行匹配，其中包括超過 500,000 人的基因組序列。太田尋找攜帶基因突變的個體，這些突變會通過改變紅細胞的方式損害基因功能。
將這兩個來源結合在一起，研究人員可以創建影響紅細胞特徵的基因網絡的詳細圖譜。出現的圖片顯示了極其複雜的遺傳景觀。通過這種方法，他們可以看到開始。目的地以及它們之間的複雜聯繫。
他們還發現一些基因同時影響多個生物過程。它削弱了一些活動，同時增加了另一些活動。一個例子是 SUPT5H，一種與 β 地中海貧血有關的基因。這是一种血液疾病，會阻礙血紅蛋白的產生，並可能導致中度至重度貧血。研究人員將 SUPT5H 與三個重要的血細胞程序聯繫起來：血紅蛋白的產生；細胞週期和自動進食它們還展示了基因如何影響每個程序。它是否增加或減少基因的活性
“SUPT5H 調節影響血紅蛋白的三個主要途徑，”Pritchard 說。 “它刺激血紅蛋白合成。減慢細胞週期並減慢自動進食，兩者結合在一起會產生協同效應。”
為什麼這種作圖方法對免疫學很重要？
揭示控制細胞功能的詳細遺傳途徑的能力可以改變基礎生物學和藥物開發。
儘管研究小組確定了基因網絡決定血細胞行為的幾種方式，但更大的問題是工具本身。許多其他研究小組和科學家已經能夠對其他類型的人類細胞使用相同的策略。尋找可能導致疾病的分子模式
對於專注於 T 細胞和免疫系統其他領域的 Marson 實驗室來說，這種方法可以為更多發現打開大門。
“與自身免疫性疾病、免疫缺陷和過敏相關的遺傳負擔絕大多數與 T 細胞有關，”Marson 說。 “我們期待開發出更詳細的圖譜。這將幫助我們真正了解這些免疫介導疾病背後的遺傳結構。”
“從調節因子到程序和性狀的基因效應的因果模型”的研究發表在 2025 年 12 月 10 日的《自然》雜誌上。作者包括 Mineto Ota、Jeffrey Spence、Tony Zeng、Emma Dann、Nikhil Milind、Alexander Marson 和 Jonathan Pritchard。這項研究由美國國立衛生研究院、西蒙斯基金會、Lloyd J. Old STAR 獎、帕剋癌症免疫治療研究所、創新基因組學研究所、Larry L. Hillblom 基金會、JDRF 卓越中心資助。北加州、拜爾斯家族、K. Jordan、CRISPR 癌症治愈計劃、安斯泰來代謝紊亂研究基金會、中外創新醫學發現科學基金會和 EMBO 博士後獎學金
