Как перейти от ДНК к человеку?
Благодаря достижениям в области технологий секвенирования ДНК и генома увеличилось количество секвенированных геномов, доступных исследователям. Сюда входит ДНК человека, которая была секвенирована и сохранена в ходе проекта «Геном человека».
Была выражена надежда, что проект «Геном человека» даст новое представление о болезнях, а также позволит персонализировать методы лечения для отдельных людей в зависимости от их генетики. Хотя общегеномные ассоциативные исследования (GWAS) позволили по-новому понять такие заболевания, как шизофрения и биполярное расстройство, это оказалось сложнее, чем первоначально предполагалось.
По мере удешевления секвенирования генома сложность интерпретации последовательности ДНК и того, как это влияет на характеристики организма, известные как фенотип, стала основным препятствием. Это привело к появлению области ”феноменология». Это включает в себя использование биоимиджинга, биохимического и молекулярного анализа, а в случае заболеваний — клинической информации, чтобы определить связь между последовательностью ДНК и конкретным фенотипом.
Тематическое исследование Феномена
Фенотипы возникают в результате взаимодействия между генами в геноме и окружающей средой. Это очень сложное взаимодействие: для изучения феномена нервно-психических заболеваний это включает изучение того, как работают нервная и когнитивная системы, а затем попытку расшифровать, как геном связан с этими различиями в фенотипе.
Использование феноменологии для изучения нервно-психических заболеваний сопряжено с дополнительной проблемой: связь между функцией мозга и поведением человека сложна и до конца не изучена. Таким образом, в то время как такие органы, как сердце, были смоделированы на генетическом уровне для всего органа, это невозможно для мозга.
Кроме того, хотя определенных фенотипов может быть достаточно для характеристики нервно-психического заболевания, это не обязательно означает, что эти фенотипы будут определяться только геномными вариациями. Существует гипотеза, известная как “универсальная генная гипотеза”, которая основана на результатах, предполагающих, что набор генов связан с большинством когнитивных функций, таких как интеллект и память. Этот набор генов может включать сотни генов, и эта высокая генетическая корреляция также может быть обнаружена при некоторых нервно-психических заболеваниях.
Билдер и др., предложили схему нейропсихиатрических феноменологических исследований, состоящую из уровней, следующим образом:
- геном
- протеом
- клеточная система (сигнальные пути)
- нейронные системы
- когнитивный фенотип
- симптомы
- синдром
Это упрощенный подход, и каждый этап представляет ключевые вопросы, которые следует задать, чтобы понять, как гены влияют на нервно-психические заболевания. Первые три относятся к “центральной догме биологии”, и это также является частью других феноменологических исследований.
Исходя из этого, приведенная выше схема углубляется в идеи, более характерные для нейропсихиатрии. Например, как клетки формируют нервные системы и, в свою очередь, как это затем влияет на когнитивные функции, такие как настроение, лингвистические навыки и мышление. Это, в свою очередь, формирует основу симптомов, которые могут указывать на конкретное нервно-психическое заболевание.
Несмотря на то, что эта схема упрощена, ее можно использовать для приблизительного расчета того, насколько мало или велико пространство феноменологического поиска. Предполагая, что для того, чтобы данный геномный вариант привел к заболеванию, необходимо всего семь изменений, если геномный вариант влияет на пять белков, белок влияет на пять клеточных систем и т.д., После достижения уровня синдрома таких влияний будет 15 625.
И наоборот, если нервно-психическое заболевание можно идентифицировать по совокупности симптомов, то можно представить, что могут существовать сотни или тысячи генетических вариаций, которые способствовали развитию этого заболевания. Таким образом, можно видеть, что феноменологические исследования очень сложны и должны учитывать огромное количество фенотипов или геномных вариаций.
