Исследователи проанализировали изображения и геномные данные из Биобанка Великобритании, чтобы получить представление о редких заболеваниях человеческого глаза. К ним относятся дистрофии сетчатки - группа наследственных заболеваний, поражающих сетчатку, которые также являются основной причиной слепоты среди взрослых трудоспособного возраста.

Сетчатка находится в задней части глаза. Это многослойная ткань, которая принимает свет и преобразует его в сигнал, который может быть интерпретирован мозгом. Каждый слой сетчатки состоит из различных типов клеток, которые играют уникальную роль в процессе преобразования света.

В данном исследовании, опубликованном в журнале PLOS Genetics, ученые сосредоточились на фоторецепторных клетках (ФРК), которые являются светочувствительными клетками, расположенными в сетчатке. Эти клетки можно неинвазивно визуализировать с помощью оптической когерентной томографии (ОКТ) - услуги, которую сегодня предлагают многие оптики. Используя данные изображения ОКТ и геномные данные, хранящиеся в Биобанке Великобритании, исследователи смогли провести крупнейшее геномное исследование ассоциаций ЦНР.

Редкие дистрофии сетчатки

Редкие заболевания сетчатки часто вызываются наследственными мутациями в генах, экспрессируемых ЦНР. Эти мутации вызывают неправильное функционирование сетчатки, что приводит к ухудшению зрения или даже слепоте. Хотя эти заболевания по отдельности встречаются редко, вместе они являются основной причиной слепоты у взрослых трудоспособного возраста.

"Мы получили доступ к совмещенным изображениям и данным о генотипах в масштабах, которые не встречались в исследованиях такого рода", - говорит Ханна Куррант, бывшая аспирантка Европейского института биоинформатики EMBL (EMBL-EBI) и постдокторант Центра исследований белков фонда Novo Nordisk (CPR) Университета Копенгагена. "Доступ к этому огромному объему данных имел решающее значение для исследования и позволил нам выявить генетические связи с редкими дистрофиями сетчатки. Эта работа определила новые пути для исследований и породила новые вопросы о редких дистрофиях сетчатки".

Связь между генотипом и фенотипом

ОКТ создает изображения высокого разрешения, которые можно использовать для идентификации различных слоев и структур в сетчатке. Эти изображения широко используются в клинике для диагностики глазных заболеваний. Для этого исследования ученые использовали изображения ОКТ и соответствующую геномную и медицинскую информацию более чем 30 000 участников, хранящуюся в Биобанке Великобритании.

"Биобанк Великобритании - это богатый, бесценный ресурс, который обладает огромным потенциалом для развития геномной медицины", - сказал Юэн Бирни, заместитель генерального директора Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL). "Хранящиеся в нем данные позволяют нам понять биологию человека, а также то, как и когда она дает сбои при заболеваниях".

Развитие геномной медицины

Исследователи провели полногеномные ассоциативные исследования (GWAS) на основе данных UK Biobank для поиска генетических вариаций, связанных с различиями в толщине слоев PRC. Это позволило выявить геномные вариации, связанные с толщиной одного или нескольких слоев PRC, включая те, которые ранее ассоциировались с известными глазными заболеваниями. Вновь выявленные геномные ассоциации хранятся и могут быть открыто доступны через каталог GWAS.

Некоторые из этих генетических вариантов были известны как связанные с заболеваниями глаз, но, что удивительно, ряд относительно распространенных генетических вариантов находился рядом с генами, которые, как известно, вызывают редкие генетические заболевания глаз при их нарушении. В одном случае исследователи смогли изучить, как комбинации распространенных вариантов вблизи генов, известных как вовлеченные в редкие глазные заболевания, изменяют структуру сетчатки. Это дает больше уверенности при изучении конкретных коллекций редких заболеваний, чтобы увидеть, как эти конкретные общие варианты могут влиять на болезнь.

"Систематический биоинформатический анализ крупномасштабных когорт данных участников определяет будущее геномной медицины", - сказал Омар Махру, профессор нейронауки сетчатки в Университетском колледже Лондона и консультант-офтальмолог в Moorfields Eye Hospital. "Доступ к этим данным и возможность установить связи между фенотипами заболеваний и генетическими вариациями откроет множество новых возможностей для современной диагностики заболеваний и терапии".