Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει εκατοντάδες άγνωστες στο παρελθόν διαφορές στα γονίδια που έχουν μερικές φορές δραστικό αντίκτυπο στη συγκέντρωση μικρών μορίων στο αίμα.
Σε μια διεθνή μελέτη, επιστήμονες από το Ινστιτούτο Υγείας του Βερολίνου (BIH) και το Charité-Universitätsmedizin Berlin ένωσαν τις δυνάμεις τους με συναδέλφους από το Ηνωμένο Βασίλειο, την Αυστραλία και τις Ηνωμένες Πολιτείες και ανακάλυψαν εκατοντάδες άγνωστες διαφορές στα γονίδια που επηρεάζουν τη συγκέντρωση μεταβολιτών στο αίμα.
Οι ερευνητές έχουν δημοσιεύσει τα ευρήματά τους στο περιοδικό Nature Genetics. Ανέλυσαν 174 μεταβολίτες και ταυτοποίησαν 499 συσχετίσεις.
Ο ανθρώπινος οργανισμός απαιτεί μια ποικιλία μικρών μορίων, όπως σάκχαρα ή λίπη, για να λειτουργήσει σωστά. Η σύνθεση των λεγόμενων μεταβολιτών και η αλληλεπίδρασή τους -αυτό που ονομάζεται μεταβολισμός- ποικίλλει από άτομο σε άτομο και εξαρτάται όχι μόνο από εξωτερικές επιδράσεις, όπως η διατροφή, αλλά και σε σημαντικό βαθμό από τις διαφορές στη γενετική μας σύνθεση.
Η συγκέντρωση και η σύνθεση των μεταβολιτών -μικρά μόρια στο αίμα ή το υγρό των ιστών- παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τις βιολογικές διεργασίες στο ανθρώπινο σώμα. Επομένως, χρησιμεύουν ως σημαντικοί βιοδείκτες στην κλινική ιατρική, για παράδειγμα στη διάγνωση ασθενειών ή στον έλεγχο της αποτελεσματικότητας μιας θεραπείας.
Είναι ενδιαφέρον ότι η σύνθεση των μεταβολιτών διαφέρει από άτομο σε άτομο, ανεξάρτητα από εξωτερικές επιδράσεις όπως οι ασθένειες ή η διατροφή. Αυτό συμβαίνει επειδή τα “προγράμματα” για τις πρωτεΐνες που επηρεάζουν τη συγκέντρωση των μεταβολιτών, όπως π.χ. τα ένζυμα και οι πρωτεΐνες μεταφοράς, διαφέρουν μεταξύ των ατόμων. Συχνά, πολύ μικρές γενετικές παραλλαγές μπορούν να κάνουν ένα μεταβολικό ένζυμο να είναι περισσότερο ή λιγότερο ενεργό ή μια πρωτεΐνη-μεταφορέα να είναι περισσότερο ή λιγότερο αποτελεσματική, αυξάνοντας έτσι ή μειώνοντας τη συγκέντρωση των μεταβολιτών.
Η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής την Claudia Langenberg, καθηγήτρια Υπολογιστικής Ιατρικής, διερεύνησε την επίδραση των γενετικών παραλλαγών σε 174 διαφορετικούς μεταβολίτες. «Βρήκαμε έναν εκπληκτικό αριθμό συσχετίσεων μεταξύ ορισμένων γενετικών παραλλαγών και αλλαγών στη συγκέντρωση των μεταβολικών στο αίμα», ανέφερε. «Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι γενετικές παραλλαγές προκαλούν αλλαγές στο πρόγραμμα των βασικών ρυθμιστών του μεταβολισμού, όπως είναι τα ένζυμα ή οι πρωτεΐνες που μεταφέρουν άλλα μόρια».
Για να διερευνήσει αυτούς τους συσχετισμούς, η ομάδα της Langenberg χρειάστηκε πολλά δεδομένα. «Για τις μελέτες μας, χρησιμοποιήσαμε μεγάλες βάσεις δεδομένων που μας έδωσαν τα αποτελέσματα των εξετάσεων αίματος και γενετικές πληροφορίες για περίπου 85.000 άτομα», εξήγησε ο Maik Pietzner, επιστήμονας στο εργαστήριο της Langenberg.
Γενετικές παραλλαγές και ασθένειες
Το έργο των επιστημόνων σχετίζεται ιδιαίτερα με την ιατρική, διότι μπορεί να εξηγήσει πώς οι γενετικές παραλλαγές που επηρεάζουν το μεταβολισμό συμβάλλουν στην εμφάνιση κοινών ασθενειών, όπως ο σακχαρώδης διαβήτης και οι σπάνιες ασθένειες.
Για παράδειγμα, τα υψηλά επίπεδα του αμινοξέος σερίνη στο αίμα φαίνεται να παρέχουν προστασία -πάνω από 95%- έναντι μιας σπάνιας οφθαλμικής νόσου που ονομάζεται τελαγγειεκτασία της ωχράς κηλίδας, μια γνώση που ανοίγει νέους θεραπευτικούς δρόμους. Σε μια άλλη μελέτη, οι συγγραφείς μπόρεσαν να δείξουν ότι ο γενετικός κίνδυνος ενός ατόμου για μεταβολισμό της σερίνης μπορεί να βοηθήσει στην έγκαιρη διάγνωση αυτής της σοβαρής οφθαλμικής νόσου. Έχουν επίσης εντοπίσει έναν νέο μηχανισμό που εξηγεί πώς η διαταραγμένη μετάδοση σημάτων μέσω του υποδοχέα GLP-2 αυξάνει τον κίνδυνο ανάπτυξης διαβήτη τύπου 2.
«Αυτό που ήταν ιδιαίτερο για τη μελέτη μας ήταν οι ακραίες επιπτώσεις που παρατηρήσαμε και η πιθανή τους σημασία για την ιατρική έρευνα», είπε η Langenberg. «Για παράδειγμα, καταφέραμε να εντοπίσουμε γενετικές παραλλαγές που επηρεάζουν το μεταβολισμό τρεις φορές πιο ισχυρά από τις ήδη γνωστές επιδράσεις των πιο κοινών γενετικών παραλλαγών, για παράδειγμα στον δείκτη μάζας σώματος».
Η ερευνητική ομάδα, για να επιτρέψει σε επιστήμονες από όλο τον κόσμο να συνδεθούν με τα δεδομένα, δημιούργησε έναν διαδραστικό ιστότοπο στη διεύθυνση http://www.omicscience.org. Τελικά, τονίζει η Langenberg, τα δεδομένα έχουν σημασία μόνο εάν μπορούν να χρησιμοποιηθούν: «Ελπίζουμε ότι αυτά τα συναρπαστικά παραδείγματα θα ενθαρρύνουν άλλους επιστήμονες και γιατρούς να εφαρμόσουν τα δεδομένα μας στο πεδίο της έρευνάς τους».
