Крайне поучительные выводы можно сделать при прочтении замечательной статьи американского генетика Gregory A. Petsko, в которой автор расскрывает интересную точку зрения на сущность анализа генетических вариантов в 23andme. Статья написана на очень легком языке, и автор сдабривает эту легкость изрядной долей здрового юмора. Поскольку тема тестирования в 23andme интересна значительному проценту наших читателей, то ниже мы приводим перевод статьи на русский.
» Выходит, что я не потомок Чингисхана . Я уверен, что это обстоятельство удивляет вас не меньше, чем меня. Судя по тому, что мы слышим от людей, которые используют геномику для отслеживания путей человеческой миграции, огромный процент представителей человеческой расы на самом деле произошли от Чингисхана. Но только не я.
Это одна из тех вещей, которые я узнал после того как представил образец моей ДНК для геномного анализа однонуклеотидных полиморфизма (SNP ) в одной из компаний, созданных для выполнения тестов для ‘обычных людей’ за плату. Мне было любопытно посмотреть , какого рода информацию они предоставляют , и честно говоря, я хотел узнать кое-что о своем собственном геноме. Поэтому следуя инструкциям компании, я плюнул несколько раз в пластиковый контейнер, пока не набрался необходимый объем слюны , отправил его по почте , и стал ждать результатов . Обнаружат ли у меня аллель, которая обречет меня на редкую генетическое заболеваний , когда я войду в преклонный возраст? А что, если мой риск развития сердечных болезней , диабета, — или любого из тысяч других недугов терзающих плоть — гораздо выше среднестатистического ? Окажусь ли я потомком Чингисхана ?
Компания 23andme, в которую я направил образец слюны, выполняет сиквенирование или гибридизацию ДНК не сама , а в отдельной специализированной лаборатории, c которой у 23andme заключен договор . После того, как лаборатория получила мои образцы , мою ДНК экстрагировали из клеток задней стенки щеки в слюне и амплифицировали с помощью ПЦР достаточное для стадии генотипирования количество ДНК. Далее, ДНК разрезали рестрикцией на меньшие, более управляемые фрагменты. Эти фрагменты ДНК затем нанесли на ДНК-чип , который в данном конкретном случае представляет собой небольшую стеклянную пластину с миллионами микроскопических шариков-головок на поверхности. К каждой головке прикрепляются ДНК-зонды , комплементарные тем сайтам человеческого генома , в которых расположены наиболее важные снипы. Для каждого SNP, имеется два ДНК-зонда соответствующих «нормальной» и «мутировавшей» версии (аллелю) каждого SNP. Таким образом, гибридизация сайта ДНК с конкретным ДНК -зондом , обнаруживается при помощи флуоресценции, которая, как и в случае любого другого эксперимента c ДНК-чипом, служит для идентификации аллели .
ДНК-чип, который использует 23andme, включает в себя 550000 снипов, разбросаных по всему геному. Хотя эти 550 тысяч снипов являются лишь частью из всех находящихся в геноме человека снипов (по разным оценкам, их количество достигает 10 миллионов) , набор этих 550 000 снипов тщательно продуман — сюда входят специально подобраные тэг-снипы (снипы-метки). Поскольку многие снипы характеризуются высоким неравновесным сцеплением между собой, генотип многих снипов может часто определяется, исходя из вывленного при тестирования генотипа того SNP , который является «тэгом-меткой» своей группы или LDблока снипов. Благодаря процедуре использования снипов-меток, можно максимизировать информацию от каждого фактически проанализированного SNP, сохраняя при этом низкую стоимость самого анализа.
Кроме того, многие ДНК компании имеют специально подобранные десятки тысяч дополнительных снипов, имеющих высокие диагностические перспективы и подробно изученные в научной литературе. Соответствующие этим снипам зонды добавляются в модифицированный ДНК-чип Illumina. Эти снипы включают факторы риска для общих и редких заболеваний человека, а также генетически наследуемые признаки (дальтонизм и так далее) .
Доступ к окончательным данным осуществляется через веб-сайт компании, который включает в себя возможность загрузки всего набор информации по проанализированным SNP-ам . После того, как я получил уведомление о готовности моих результатов, то, будучи ученым, выполнил самостоятельный биоинформатический анализ своих данных . Нужно однако признать, что сайт 23andme на самом деле cодержит качественный и интуитивно понятный интерфейс, обеспечивающий клиенту конкретную информацию о конкретных аллелей связанных с наследственными факторами конкретных различных заболеваний, физических черт, и так далее.
Вот некоторые из вещей, которые я узнал о себе:
Согласно геномным данным , мой цвет глаз , вероятно, коричневый ( хорошее предположение ) . Я должен быть лактозотолерантным ( так оно и есть ). Данные моего цитохрома P450 показывают, что я был бы весьма чувствительным к антикоагулянту варфарину , если я когда-либо должен был принимать его (надеюсь, что я никогда это не сделаю — это отвратительный препарат), снип в гене рецептора андрогенов свидетельствует о значительном снижении риска мужского типа облысения ( у меня есть новости для ученных , я слегка полысел на макушке ). По SNP-у в гене рецептора допамина, в одном немецком исследовании было установлено, что он связан со снижением эффективности в процессе обучения избежанию ошибок . Согласно одному SNP-у в гене , связанном с метаболизмом инсулина , у меня есть хорошие шансы дожить до 100 лет (то есть, если все ошибки, которые я не научилися избегать, не ухудшат эти шансы ) . Есть также целый список снипов , которые в некоторых исследованиях были связаны с улучшением спортивных результатов (спринтерские способности, скорость реакции и так далее ) . У меня нет ни одного из этих снипов , что вряд ли вызовет удивление у любого из моих учителей физкультуры .
Вместе с тем, у меня отмечен повышенный , в сравнении со среднестатистическим , риск развития ревматоидного артрита и псориаза ( что интересно , потому что мой отец страдал от этого заболевании ). У меня несколько сниженный риск развития целиакии , болезни Крона, сахарного диабетом 1 типа и рака предстательной железы . В любом случае , отклонение от нормы малозначительно — менее чем в два раза , — и не достаточно, чтобы заставить меня рассматривать планы по изменению образа жизни.
Но когда я самостоятельно проанализировал свои данные, один полиморфизм вызвал беспокойство. Так, у меня был обнаружен гуанин (G) в cнипе rs1799945 , расположенном в гене, кодирующем белок под названием HFE. HFE является протеином мутирующем при наследственном гемохроматозе . Наследственный гемохроматоз,наиболее распространенная форма болезни связанной с перегрузкой организма железом, является аутосомно -рецессивным генетическим заболеванием, которое вынуждает организм поглощать и хранить слишком много железа . Избыток железа сохраняется во всех органах и тканях организме , в том числе поджелудочной железы , печени и кожи. Без лечения , накопления железа могут повредить органы и ткани. Есть два основных генетических варианта приводящих к этому заболеванию .
Генетический вариант 1 ( C282Y/rs1800562 ) находится в гене HFE. HFE производит мембранный белок , который структурно изморфен I типу белков МНС класса, и ассоциируется с β2 -микроглобулином. Считается, HFE отвечает за абсорбцию железа в клетках кишечника, печени и иммунной системы, регулируя взаимодействие рецептора трансферрина с трансферрином. Замена C282Y нарушает взаимодействие между HFE и его легкой цепью β2 — микроглобулина и предотвращает экспрессию на поверхности клетки. Анализы кристаллической структуры протеина HFE подтверждают то , что было предсказано исходя из изучения его последовательности. Cys282 ( остаток 260 в зрелой форме белка ) участвует в дисульфиднои мосте подобно аналогично протеинам, которые содержатся в α3 домены I класса MHC . Потеря дисульфида дестабилизирует уникальную нативную пространственную структуру белка. Второй наиболее распространенный вариант гена HFE — это замена гистидина-63 на аспарагиновую кислоту . В кристаллической структуре HFE , His63 ( гистидин-41 в последовательности зрелой формы ) включен в солянной мост , который в результате мутации разрушается превращаясь в отрицательно заряженный остаток , и тем самым дестабилизируя белок. Таким образом, как и многие другие наследственные заболевания , гемохроматоз является заболеванием вызванным конформацией (нарушением третичной структуры) белка.
В США вариант 1 является наболее распространенным. «Нормальная аллель» Cys282 содержит гуанин в обеих нитях, и встречается примерно у 876 из 1000 человек европейского происхождения . Наиболее распространенные формы наследственных гемохроматозов обнаружены у индивидов гомозиготных по аденина в обеих положениях, это происходит примерно у 4 из 1000 человек европейского происхождения (0,4%) . Тем не менее, пенетрантность является неполной : лишь только от трети до половины гомозигот показывают повышенный уровень железа и, возможно, менее чем у 10% мужчин (и у от 1 до 2% женщин ) появятся полные клинические симптомы болезни , которые включают в себя боли в суставах , усталость, боль в животе, нарушение функции печени, и проблемы с сердцем . Как показал Эрнест Беутлер, хотя мутация гемохроматоза и является относительно распространенной , сама болезнь гемохроматоза встречается редко. То есть мутация в гене HFE является необходимым , но не достаточным условием . Задача исследователей гемохроматоза в геномную эпоху, также как и в случае многих заболеваний, состоит в изучении других генетических, эпигенетических и экологических факторов, определяющих, почему только у части гомозигот по C282Y (или H63D ) мутациям развивается тяжелое заболевание нарушения обмена железа , в то время как большинство его носителей в значительной степени не имеют даже малейших признаков этого заболевания .
У гетерозиготы в C282Y имеется аденин только в одной цепи и встречается примерно у 120 из 1000 человек европейского происхождения: у гетерозигот практически никогда не возникают клинические симптомы . Гетерозиготы по H63D встречаются гораздо реже , но также маловероятно, что у них появятся клинические симптомы . Как и каждый десятый житель США , я носитель гемохроматоза . Я гетерозигот по H63D .
Теперь, когда я знаю причину, что это дает мне? Не так уж и много, как мне кажется, но я всегда буду помнить о своей гетерозиготности, и если я когда-нибудь у меня появится один из признаков перегрузки железом , я , вероятно, попрошу своего врача , чтобы тот проверил мой уровень железа . Наверное, людям которые заботятся о своем здоровье, такие вещи знать необходимо .
Но если вы зайдете на сайт компании , в которой вы сделали свой анализ , то увидите, что информация, о которой я писал чуть выше, находится не на самом видном месте. Все, что отображается на самом видном месте, связано исключительно с генеалогией. Я беседовал с генеральным директором компании, и она подтвердила, к моему удивлению , что люди, которые используют услуги 23andme гораздо больше заинтересованы в отслеживании своих корней с генетической точки зрения , чем в отчетах, связанных с генетическими факторами здоровья или физического состояния . На сайте можно найти несколько инструментов для подключения себя к другим людями, которые имеют с вами родство с генетической точки зрения . Другими словами, в настоящее время, основное применение полногеномного анализа SNP-ов сводится к созданию своего рода социальной сети генетических генеалогов .
Моя материнская гаплогруппа T2b2 . Гаплогруппа T возникла около 33000 лет назад на Ближнем Востоке , когда современные люди вышли из Восточной Африки . Ее нынешнее географическое распределение сильно зависит от нескольких миграций из Ближнего Востока в Европу , Индию и Восточной Африке примерно 15000 лет назад. T2 в настоящее время широко распространена в Северной Африке и Европе. Семья моей матери совсем недавно приехала из Италии , так что я предполагаю, что эта информация имеет практический смысл. Вы можете обнаружить на сайте сходство с гаплотипами известных людей: например, если ваша материнская гаплогруппа H4a , то вы попадаете в одну компанию с Уорреном Баффетам , одним из самых богатых людей в мире. Вы будете в восторге — и, возможно, не удивитесь — узнав, что единственный известный человек в списке на сайте c той же гаплогруппой, что и я, — это Джесси Джеймс, легендарный бандит с Дикого Запада.
Мой отцовской гаплотип I2. Гаплогруппа I2 является наиболее распространенной в Восточной Европе и на средиземноморском острове Сардиния, где она встречается у 40% мужского населения. Как и ее братская гаплогруппа , I1, I2 мигрировала в составе экспансивных миграций на север в конце ледникового периода около 12 000 лет назад. Но в отличие от I1, которая расширялась от Пиренейского полуострова в северо-западной Европе , градиент I2 направлен с Балкан в сторону юго-запада России в восточной части континента. Эти выводы также логичны, поскольку семья моего отца была родом из казаков. Если бы моя отцовская гаплогруппа была чрезвычайно распространеной С3 , я был бы потомком Чингисханом . Увы, не повезло . Если бы это была гаплогруппа Т , я бы разделял отцовскую линию с великим американским президентом и отцом-основателем, Томаса Джефферсона . Увы, cнова промах. На самом деле, веб-сайт компании не содержит ни одного известного человека с отцовской гаплогруппой I2 ( если не считать меня , конечно же) .
Так что теперь , благодаря моему собственному анализу cнипов личного генома, я знаю , что вряд ли будет исключительно успешным в спорте; и что я не голубоглазый лысеющий блондин. Ни одно из этих заключений не представляло для меня какую либо то ни было неожиданность. Впрочем, я также узнал, что не происхожу от Чингисхана. Вот что получилось у меня , и я полагаю, что это лучше чем не знать ничего.
Заметки о генетике 