研究将大数据与斑马鱼生物学相结合 揭示人类疾病的机制

在大型数据库和斑马鱼研究之间的一系列研究中，范德比尔特的研究人员发现了血管生物学和眼睛疾病之间的联系。

这项研究揭示了GRIK5基因一个意想不到的功能，展示了利用生物库、电子健康档案和斑马鱼发现人类疾病遗传机制的新范例。研究结果发表在《美国人类遗传学杂志》上。

这种来回的方法主要涉及遗传医学系的两个研究组：Eric Gamazon博士和Nancy Cox博士，他们利用计算遗传学和大型数据库，以及Gokhan云吕博士和Ela Knapik医学博士，研究斑马鱼的基因功能。

Gamazon说：“统计基因分析与生物样本和动物模型研究之间的这种迭代为理解基因在人类现象背景下的作用提供了一个框架——所有疾病和特征都包含在电子健康记录中。医学研究讲师。

几年前，当edmonds遗传遗传学的Mary Phillips教授Gamazon和Cox以及范德比尔特遗传研究所所长Gamazon和Cox开发出一种叫做PrediXcan的计算方法时，这些研究开始了，它将遗传调节的基因表达与表型联系起来。目前，他们将PrediXcan应用于BioVU、Vanderbilt的DNA生物库，并移除电子健康记录，以生成基因表达和临床特征之间关联的综合目录。

在这个目录中他们称之为PredixVU的关联中，GRIK5基因脱颖而出。编码谷氨酸受体亚单位的GRIK5表达减少与18种不同的眼病有关，从视网膜脱离到白内障到青光眼。

“这非常不寻常——预期的基因可能与四五种疾病表型有关，”医学和细胞与发育生物学副教授Knapik说。Knapik补充说，GRIK5和眼部表型之间的关系也是出乎意料的。GRIK5主要通过其在脑信号和认知中的作用进行研究。

为了探索GRIK5在斑马鱼中的作用，云吕使用了两种方法(CRISPR基因编辑和吗啉寡核苷酸)来删除或降低GRIK5的表达。在GRIK5减少或没有的斑马鱼中最惊人的发现是出血。

“这是一个完全的惊喜。以前没有人知道GRIK5与血液或血管系统有关，”Knapik说。亚马逊考克斯(amazon Cox)回到数据库，寻找眼睛和血管疾病患者的证据。

他们分析了超过260万范德比尔特受试者的电子健康记录，发现了眼睛和血管疾病的显著共病。他们使用了1.5亿人的保险索赔数据集来证实这一并发症。云吕和克纳皮克继续他们对斑马鱼的研究。他们用吗啉法降低斑马鱼血管中GRIK5的表达，发现绿色血管发光，发现眼睛、大脑和躯干的血管和异常血管数量减少。他们用纳米粒子标记血浆，发现眼睛、大脑和耳朵有血管渗漏。

遗传学医学研究员云吕说：“我们的研究表明，不仅血管系统的结构，而且血液的内部功能——在斑马鱼中，它受到GRIK5表达减少的影响。”

在对基因型BioVU参与者的进一步计算研究中，Gamazon和Cox证实了遗传预测的GRIK5表达与共病血管和眼部疾病之间的关联降低。

研究人员认为，降低GRIK5的表达会损害眼睛的血管灌注，导致白内障和青光眼等延迟性疾病。

Knapik说，需要进一步的研究来了解GRIK5在血管系统中的确切作用——以及缺陷如何导致眼部疾病，但这些研究框架可以广泛应用。

“我是发育遗传学家。我们确实对斑马鱼进行基因研究：我们改变基因组并研究由此产生的表型，”她说。“在人类方面，大自然母亲改变了我们的基因组。保健系统每天进行表型分析，并将结果保存在电子健康记录中。科学家现在可以使用我们已被证实的方法来了解人类疾病的机制。”。

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