ข่าว | นักวิทยาศาสตร์ค้นพบยีนแบบ “เปิด-ปิด” จำนวน 473 ยีน ซึ่งอาจพลิกโฉมการแพทย์เฉพาะบุคคล

ข่าว | นักวิทยาศาสตร์ค้นพบยีนแบบ “เปิด-ปิด” 473 ยีน ซึ่งอาจพลิกโฉมการแพทย์เฉพาะบุคคล

งานวิจัยขนาดใหญ่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications ระบุยีนมนุษย์ 473 ยีนที่ทำงานเสมือนสวิตช์ กล่าวคือทำงานเต็มที่หรือไม่ทำงานเลย และมีการแสดงออกจำเพาะต่อเนื้อเยื่อ การค้นพบนี้เปิดโอกาสใหม่ในการทำความเข้าใจกลไกของโรคและพัฒนาการแพทย์เฉพาะบุคคล

การเปิดและปิดของยีนส่งผลต่อสุขภาพ

ทีมวิจัยวิเคราะห์ข้อมูลจีโนม (DNA) เมทิลโลม (การดัดแปลง DNA) และทรานสคริปโตม (การแสดงออกของ RNA) จากอาสาสมัคร 943 คน โดยคัดกรองรูปแบบการแสดงออกของยีนที่มีการแสดงออกสูงประมาณ 19,000 ยีนในเนื้อเยื่อมนุษย์ 27 ชนิด

นักวิจัยพบยีน 473 ยีนที่มีการกระจายแบบสองยอดอย่างชัดเจน คืออยู่ในภาวะสุดขั้วสองแบบ ได้แก่ “เปิด” และ “ปิด” แทนที่จะเพิ่มขึ้นหรือลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป การแสดงออกแบบสวิตช์นี้สัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับภาวะต่าง ๆ เช่น โรคผิวหนัง โรคทางเมแทบอลิซึม ความผิดปกติของภูมิคุ้มกัน และมะเร็ง

การควบคุมของฮอร์โมนและเมทิลเลชันของ DNA เป็นตัวกำหนดว่ายีนใดจะเปิดหรือปิด

ยีนแบบสวิตช์ส่วนใหญ่มีความจำเพาะต่อเนื้อเยื่อและถูกควบคุมโดยระดับฮอร์โมน ตัวอย่างเช่น จากยีนลักษณะนี้ 158 ยีนที่พบในเนื้อเยื่อเต้านม มี 157 ยีนที่แสดงออกเป็นหลักในผู้หญิง แสดงถึงความแตกต่างระหว่างเพศอย่างชัดเจน ในเนื้อเยื่อมดลูก การแสดงออกของยีนสำคัญ เช่น TP53INP2 ลดลงตามอายุ และอาจเกี่ยวข้องกับภาวะเจริญพันธุ์ของผู้หญิงที่ลดลง

ยีนเหล่านี้ประมาณ 8.5% มีการแสดงออกแบบสองภาวะคล้ายกันในทุกเนื้อเยื่อ โดยมีสาเหตุหลักจากปัจจัยทางพันธุกรรม เช่น ความแปรผันของ DNA ความแปรผันเชิงโครงสร้าง หรือการสูญเสียหน้าที่ ตัวอย่างเช่น การลบหายของยีนที่พบได้ทั่วไปทำให้ USP32P2 และ FAM106A อยู่ในภาวะ “ปิด” อย่างถาวร ซึ่งอาจส่งผลต่อภาวะเจริญพันธุ์ของผู้ชายและอาจทำให้ COVID-19 รุนแรงขึ้น

การวิจัยเนื้อเยื่อช่องคลอด: การรักษาด้วยฮอร์โมนสามารถเปิดยีนอีกครั้ง

ในตัวอย่างเนื้อเยื่อช่องคลอด นักวิจัยพบยีนแบบสวิตช์ 7 ยีนที่สัมพันธ์กับภาวะช่องคลอดฝ่อหลังหมดประจำเดือนจากการขาดเอสโตรเจน การทดลองเพิ่มเติมพบว่าการรักษาด้วยเอสโตรเจนสามารถกระตุ้นยีนในกลุ่มนี้ให้กลับมาทำงานได้ 5 ยีน ผลลัพธ์นี้สนับสนุนว่าการแสดงออกของยีนสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับฮอร์โมน และบ่งชี้ว่าการรักษาด้วยฮอร์โมนอาจออกฤทธิ์ส่วนหนึ่งผ่านการควบคุมยีนเหล่านี้

ในเนื้อเยื่อช่องคลอด ALOX12 ถูกจัดเป็น “ยีนผู้โดยสาร” ซึ่งเป็นผลจากโรค ส่วน KRT1 อาจเป็น “ยีนขับเคลื่อน” ที่ก่อโรค จึงอาจเป็นเป้าหมายสำหรับการรักษาในอนาคต

การศึกษายีนแบบสวิตช์อย่างละเอียดอาจเปลี่ยนแนวทางวินิจฉัยและรักษาโรค

ที่ผ่านมา นักวิจัยมุ่งศึกษายีนที่แสดงออกอย่างต่อเนื่องหรือเปลี่ยนแปลงทีละน้อยเป็นหลัก จึงมองข้ามรูปแบบสองภาวะที่คล้ายสวิตช์ไฟ งานวิจัยนี้ใช้ข้อมูลการหาลำดับ RNA และแบบจำลองทางสถิติ เพื่อระบุยีนแบบสวิตช์เหล่านี้อย่างเป็นระบบเป็นครั้งแรก และเติมเต็มช่องว่างสำคัญของงานวิจัย

นักวิจัยเสนอประเด็นสำคัญสองด้านสำหรับการศึกษาในอนาคต:

ใช้การหาลำดับแบบอ่านสายยาวเพื่อค้นหาความแปรผันเชิงโครงสร้างที่ซ่อนอยู่ กลไกทางพันธุกรรมเบื้องหลังภาวะ “ปิด” ของยีนบางชนิด เช่น GPX1P1 ยังไม่ชัดเจน;

นำยีนแบบสวิตช์มาศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น การลบหายของยีน GSTMI ร่วมกับการสูบบุหรี่ของมารดาอาจเพิ่มความเสี่ยงโรคหืดในเด็กอย่างมีนัยสำคัญ

แนวโน้มในอนาคต: อีกก้าวสู่การแพทย์แม่นยำ

งานวิจัยนี้เป็นการวิเคราะห์แบบบูรณาการในหัวข้อนี้ที่มีขนาดใหญ่และครอบคลุมที่สุดจนถึงปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้จัดทำแผนที่ยีนแบบสวิตช์ของมนุษย์ด้วยการผสานข้อมูลจีโนม เมทิลโลม และทรานสคริปโตม

แม้งานวิจัยจะระบุว่าภาวะ “เปิด-ปิด” ในระดับ RNA ไม่ได้สะท้อนการเปลี่ยนแปลงในระดับโปรตีนเสมอไป แต่การค้นพบนี้ยังเป็นรากฐานสำคัญสำหรับการเตือนโรคระยะแรก การคัดกรองเป้าหมายของยา และการออกแบบการรักษาเฉพาะบุคคล

หากนักวิจัยระบุได้ว่ายีนใดเป็นตัวขับเคลื่อนโรค และนำข้อมูลนั้นมาประกอบกับปัจจัยเฉพาะบุคคล เช่น ฮอร์โมน อายุ และ BMI ก็อาจคาดการณ์และแทรกแซงโรคได้แม่นยำยิ่งขึ้น

ที่มาของเรื่อง:

รวบรวมจากอินเทอร์เน็ต