Au cours des 15 dernières années, les chercheurs ont identifié des centaines de régions du génome humain associées au risque de crise cardiaque. Cependant, les chercheurs manquent de moyens efficaces pour explorer la manière dont ces variantes génétiques sont moléculairement liées aux maladies cardiovasculaires, ce qui limite les efforts de développement de traitements. Pour rationaliser l'analyse de centaines de variantes génétiques associées à la maladie coronarienne (CAD), une équipe de chercheurs dirigée par des enquêteurs du Brigham and Women's Healthcare facility, membre fondateur du système de santé Mass Basic Brigham, en collaboration avec le Broad Institute of MIT et Harvard et Stanford Drugs ont combiné plusieurs strategies de séquençage et expérimentales pour cartographier la relation entre les variantes connues de la CAD et les voies biologiques qu'elles impactent. Dans une étude publiée dans Mother nature, les chercheurs ont appliqué cette technique aux cellules endothéliales, qui tapissent les vaisseaux sanguins. L'équipe a découvert qu'un mécanisme biologique clé impliqué dans une maladie vasculaire uncommon peut influencer le risque de coronaropathie.
« Étudier comment des centaines de régions du génome, individuellement ou en groupes, influencent le risque de crise cardiaque peut être un processus laborieux », a déclaré l'auteur correspondant Rajat Gupta, MD, des divisions de génétique et de médecine cardiovasculaire du Brigham and Women of all ages's Clinic. « Nous avons décidé que nous avions besoin de meilleures cartes montrant remark les variantes génétiques affectent l'expression des gènes et remark les gènes affectent la fonction biologique. Si nous pouvions combiner ces deux forms de cartes, nous pourrions établir un lien as well as important entre la variante et la fonction biologique. »
La approach de cartographie développée par les chercheurs s’appelle l’approche Variant-to-Gene-to-Program (V2G2P). Premièrement, en collaboration avec des chercheurs de Stanford Medication, les chercheurs ont comparé les locus CAD précédemment identifiés grâce à des études d'affiliation à l'échelle du génome aux gènes impactés par ces variantes génétiques. Ensuite, ils ont utilisé CRISPRi-Perturb-seq, une technologie développée au Broad Institute du MIT et de Harvard, pour « supprimer » des milliers de gènes associés à la CAD, un à la fois, et pour examiner l'impression de chaque suppression sur l'expression de tous les gènes associés à la CAD. d'autres gènes dans cette cellule. Au full, les chercheurs ont séquencé 215 000 cellules endothéliales pour déterminer remark 2 300 « délétions » ont influencé l'expression de 20 000 autres gènes dans chaque cellule. Grâce à des algorithmes d’apprentissage automatique appliqués, ils ont pu identifier les mécanismes biologiques qui semblaient systématiquement liés aux variantes associées à la CAD.
En particulier, les chercheurs ont découvert que 43 des 306 variantes associées à la coronaropathie dans les cellules endothéliales étaient liées à des gènes de la voie de signalisation des malformations caverneuses cérébrales (CCM). Le CCM est une maladie vasculaire unusual et dévastatrice qui affecte le cerveau, mais les chercheurs ont émis l'hypothèse que des mutations moreover petites et plus subtiles dans les gènes impliqués dans le CCM pourraient contribuer au risque de coronaropathie en affectant l'irritation vasculaire, la thrombose et l'intégrité structurelle de l'endothélium. De plus, les chercheurs ont mis en évidence un rôle jusqu’alors méconnu du gène TLNRD1 dans la régulation de la voie CCM aux côtés d’autres régulateurs CCM connus et ont émis l’hypothèse que TLNRD1 pourrait être impliqué à la fois dans la coronaropathie, une maladie courante, et dans la CCM, une maladie scarce.
À l’avenir, les chercheurs espèrent étudier les patients présentant des variantes endothéliales associées à la coronaropathie ainsi que les individuals CCM afin de déterminer s’il existe des opportunités distinctes pour traiter ces populations. Pour ce dernier, les chercheurs souhaitent déterminer si des recherches furthermore approfondies sur TLNRD1 peuvent conduire à de meilleures formes de tests génétiques et de stratification des risques.
Cette étude s'est concentrée sur les cellules endothéliales, qui tapissent les vaisseaux sanguins et dont on sait de plus en as well as qu'elles influencent le risque de coronaropathie. Elle a examiné les mécanismes endothéliaux non liés au métabolisme lipidique (un facteur connu de risque de coronaropathie avec des thérapies efficaces, comme les statines) dans l'espoir de découvrir d'autres mécanismes à l'origine du risque de coronaropathie pour lesquels des thérapies pourraient encore être développées.
« Maintenant que nous en savons moreover sur cette assortment de variantes de cellules endothéliales, nous pouvons revenir vers les individuals qui en sont atteints pour voir s'ils présentent des caractéristiques cliniques différentes ou répondent différemment aux thérapies que nous utilisons déjà », a déclaré Gupta. « Nous nous concentrons également sur les implications de cette étude pour les sufferers atteints de CCM. C'est une coïncidence si, à partir de cet examen génétique conçu pour examiner la maladie coronarienne, nous avons impliqué de nouveaux gènes pour une maladie vasculaire exceptional, la CCM. Peut-être pouvons-nous maintenant mieux décrire les facteurs de risque. et les chemins qui le conduisent.
Au-delà de la CAD et du CCM, les chercheurs soulignent que l’approche V2G2P peut être utilisée pour explorer les mécanismes biologiques à l’origine de toute maladie pour laquelle un style de cellule pertinent pour cette maladie peut être génétiquement modifié en laboratoire.
« Il était remarquable que cette approche impartiale et systématique ? — dans laquelle nous avons supprimé tous les gènes candidats CAD en une seule expérience ? — nous ait dirigé directement vers de nouveaux gènes et voies qui avaient échappé à l'notice. Cette approche sera une stratégie puissante pour étudier « De nombreuses autres maladies pour lesquelles des facteurs de risque génétiques restent à découvrir », a déclaré l'auteur co-correspondant Jesse Engreitz, PhD, professeur adjoint de génétique à Stanford Medicine.
