2021-08-04 07:07

从电子健康r可视化脂类与数百种复杂疾病的关联框架

f<em></em>ramework to visualize lipid associations with hundreds of complex diseases from electro<em></em>nic health records

脂肪分子与心脏疾病有关,这一点大家都不会感到震惊。脂类,脂肪酸及其衍生物的术语,是无数关于心血管疾病的论文的主题。如果你在研究脂质,很有可能你是在研究它与人的心脏和血液流动的关系。

但这种紧密的联系真的掩盖了脂类与疾病的其他联系吗?它会不会在不经意间让一些研究人员和科学家误认为是其他疾病的病因,比如痛风?

佩雷尔曼医学院(Perelman School of Medicine)的研究人员对生物库中的遗传信息进行了一项新的分析,提出了这个问题。当他们分析来自生物库的数据时,研究人员发现基因与痛风、消化系统疾病、局部皮肤和脂肪组织感染等疾病有联系。生物库包含数千名真实病人的DNA和疾病诊断等已确认的信息。这些与脂质的联系可能是导致这些疾病的潜在原因。

Yogasudha Veturi博士说:“我们开发了一个有效的框架,不仅可以从电子健康记录中识别出大量复制的脂类基因,并可视化它们与数百种复杂疾病的关联,还可以检查脂类是否应该作为一些疾病的潜在致病因素进行探索。”他是宾夕法尼亚大学遗传学系的博士后研究员,也是发表在《自然遗传学》杂志上的一篇分析论文的主要作者。

分析脂质和疾病之间的关系

在分析的第一步中,Veturi和资深作者、转化生物信息学中心主任、遗传学教授Marylyn Ritchie博士以及他们的研究团队试图识别与血脂水平相关的所有可能的遗传变异。他们通过参考一组生物库(巨大的遗传信息存储库)上的数百万个遗传标记,使用一种叫做“全基因组关联研究”的方法,观察哪些标记似乎在多个数据集中重复出现。他们还利用来自一个独立存储库的基因表达数据,使用一种称为“转录组全关联研究”的方法,识别新的基因,这些基因的表达在基因上与脂质水平相关。

Veturi、Ritchie和他们的团队在不同的生物库中发现了67个新的脂质结合基因,他们进入了第二步:探索已识别的脂质基因和它们可能与何种疾病相关的联系。这是通过分析所有检测到的脂质结合基因(包括新发现的和先前报道的),电子健康记录中的疾病诊断,以及使用一种称为基于表达的全现象关联研究的方法从独立存储库中获得的基因表达来完成的。通过这样做,他们不仅能够识别与脂类有关的基因,还能识别与某些疾病有关的基因;这种多联系的现象被称为“多向性”。

当然,这种分析导致了心血管、内分泌和神经系统疾病领域的一些预期疾病(如阿尔茨海默病和多发性硬化症)。然而,它也发现了一些意想不到的情况,比如尿液中有血,眼睛的有色区域虹膜紊乱。

如果这对你来说有点复杂或令人惊讶,那么这样想:假设你想知道除了显而易见的甜味之外,还有什么甜食能从巧克力中获得一些甜味。

f<em></em>ramework to visualize lipid associations with hundreds of complex diseases from electro<em></em>nic health records资料来源:宾夕法尼亚大学

所以,在这个步骤中,就像如果你检查巧克力本身,以及一些你知道的巧克力生产过程中的糖。通过看这些和分解食谱,你会找到你想要的:巧克力曲奇,曲奇面团冰淇淋,等等。但你也可能会发现一些你不知道的东西,比如鼹鼠酱。而且,因为你看着巧克力旁边的糖,你会意识到,也许这些食谱实际上并不要求巧克力是甜的,而是要求里面的糖。

一旦你意识到这一点,知道你不需要在食谱中寻找巧克力,你可以只寻找你知道的制作巧克力的糖的组合。这基本上就是研究人员在第三步中所做的,通过一个被称为“孟德尔随机化”的过程:他们同时检查了一系列碰巧与脂类有关的基因变异,并确定脂类是否可能是不同疾病的原因。通过不直接研究脂质本身和疾病之间的联系,他们减轻了可能影响结果的任何意外偏差的影响。

这种分析就像用另一种方式查看食谱,以检测与巧克力相关的元素。虽然你仍然会找到预期的东西,比如布朗尼,但你也会发现一些完全未知的东西,比如披萨。这最后一步也导致了意料之中的发现,心血管疾病与脂质有假定的因果关系(就像发现布朗尼有巧克力一样)。此外,研究小组还发现,脂质基因与痛风、血液中钠含量过高、支气管肿瘤、皮肤和脂肪组织感染等更奇怪的疾病有因果关系。在第二阶段分析中发现的与脂质基因有关的其他疾病也在这一步骤中发现。

意想不到的油脂有限公司联系为新的研究和治疗打开了大门

整个过程的重点是更好地了解贡献部分,并跳出常规思维,可能会发现一些新的东西。

通过这种方式,这项研究为扩大疾病背后的科学研究指明了一条道路。例如,如果你现在在《新英格兰医学杂志》上搜索“痛风”和“脂质”,它会返回72个结果,其中排名靠前的文章仍然集中在心血管疾病和治疗痛风患者的心血管效果上。

“当然,脂类对心血管疾病的影响非常重要,应该继续广泛研究,”里奇说。“但我们希望通过揭示脂类可能产生的广泛影响和潜在原因,在这些尚不为人所知的领域进行更多的研究。”希望它能带来一些突破和未来的药物开发。”

有趣的是,研究人员相信他们创造的研究脂质的过程可以用于检查其他分子或基因,这些分子或基因可能并不在某些疾病的首要考虑范围内。

例如,肝酶(如谷丙转氨酶、谷丙转氨酶)的高水平通常表明肝脏受损或疾病的一些迹象,如非酒精性脂肪肝和胰腺炎。它们还与心力衰竭有关。

Veturi说:“研究导致肝脏损伤的基因是否会对其他器官系统的疾病产生类似的影响,或者在电子健康记录中,高水平的肝酶是否会导致其他疾病,这将是非常有趣的。”“一旦在功能上得到验证,这些发现可以帮助重新利用现有的药物来治疗目标疾病以外的疾病。”