Используя метод обучения искусственного интеллекта, ученые из США изучили геномы 1790 человек с аутизмом и обнаружили, что мутации в так называемой «мусорной» ДНК могут вызывать это расстройство, сообщает пресс-служба Фонда Саймонса. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Genetics.
Анализ команды из Принстонского университета и университета Рокфеллера предсказал последствия генетических мутаций в частях генома, которые не кодируют белки, - эти области часто характеризуются как «мусорные» ДНК. Количество случаев аутизма, связанных с некодирующими мутациями, было сопоставимо с числом случаев, связанных с белково-кодирующими мутациями, которые отключают функцию генов.
Только 1-2% человеческого генома состоит из генов, которые кодируют «чертежи» для создания белков. Эти белки выполняют задачи по всему телу, такие как регулирование уровня сахара в крови, борьба с инфекциями и отправка сообщений между клетками. Однако остальные 98% нашего генома тоже не являются «мертвым грузом». Некодирующие области помогают регулировать, когда и где гены образуют белки.
Мутации в регионах, кодирующих белки, составляют не более 30% случаев аутизма у людей без семейной истории аутизма. Данные свидетельствуют о том, что вызывающие аутизм мутации должны происходить и в других местах генома. И они не только передаются по наследству, но и возникают спонтанно.
Раскрыть, какие некодирующие мутации могут вызвать аутизм, довольно сложно. У одного человека их могут быть десятки, большинство из которых будут уникальными. Поэтому традиционным методом выявить общую мутацию не получается.
В новом исследовании учёные выбрали новый подход. Они обучили нейронную сеть предсказывать, как определенная последовательность повлияет на экспрессию генов. «Умная» сеть сообщает, что собирается делать любая конкретная мутация, даже та, которая встречается редко или никогда прежде не наблюдалась.
Исследователи изучили генетическую основу аутизма, применяя модель машинного обучения к сокровищнице генетических данных под названием Simons Simplex Collection (Фонд Саймонса). Коллекция фонда содержит целые геномы почти 2000 «квартетов», состоящих из ребенка с аутизмом, здорового родного брата или сестры и их здоровых родителей.
У этих четверок ранее не было семейной истории аутизма, а это означает, что не наследственные мутации, вероятно, были ответственны за состояние больного ребенка. (Такие мутации происходят спонтанно в сперматозоидах и яйцеклетках, а также в эмбрионах.)
Исследователи использовали свою модель, чтобы предсказать влияние ненаследуемых, некодирующих мутаций на каждого ребенка с аутизмом. Затем они сравнили эти предсказания с эффектами той же, неизменной, цепи у здорового брата или сестры ребенка.
Анализ предполагает, что некодирующие мутации у многих детей с аутизмом изменяют генную регуляцию. Более того, результаты показали, что мутации влияют на экспрессию генов в мозге и гены, уже связанные с аутизмом, - например, те, которые ответственны за миграцию и развитие нейронов. Это объясняет, почему аутизм наиболее вероятно проявляется в мозге, отмечают исследователи.
Значение этой работы выходит за рамки изучения аутизма. Ученые могут применять те же методы, которые использовались в новом исследовании, для изучения роли некодирующих мутаций в таких болезнях, как рак и болезни сердца, говорит соавтор исследования Джиан Чжоу из Принстона: «Это позволяет по-новому взглянуть на причину не только аутизма, но и многих заболеваний человека».
[Фото: Maria Dubova / ru.123rf.com]
