Generna – nätverkare av rang
När en egenskap regleras av många gener är det vanligt att dessa samverkar i stora nätverk. Genom att ta hänsyn till detta kan man ta fram bättre förutsägelser av hur en individs genuppsättning påverkar egenskapen. Risken för att få en felaktig uppfattning om hur viktig en enskild gen är minskar också, visar forsakre vid Uppsala universitet gjort en detaljerad analys av tusentals besläktade jästceller.
Idag går det att kartlägga hela arvsmassan hos en individ på bara några dagar. Den stora flaskhalsen i genetiska studier är därför inte längre att hitta skillnader i DNA mellan individer. Istället är den stora utmaningen att identifiera vilka av de miljontals skillnaderna som påverkar hur enskilda celler eller hela organismer fungerar, samt att förstå hur de gör det.
Oftast studeras en genvariant i taget under antagandet olika geners effekter är oberoende av varandra. På detta sätt hoppas man identifiera de enskilt viktigaste genvarianterna och få en bra uppskattning om hur användbara de är för att, till exempel, förutsäga vilka individer som har störst risk att bli sjuka eller få biverkningar av ett läkemedel.
Skräddarsydda behandlingar baserade på arvsanlagen
– Redan idag erbjuder företag DNA-baserade tjänster för att till exempel hitta släktingar. Men förhoppningen är att i framtiden även kunna förutsäga en individs egenskaper baserat på deras arvsanlag. Till exempel skulle man då kunna skräddarsy behandlingar och ge individuella råd i hälso- och livsstilsfrågor, säger doktoranden Simon Forsberg som tillsammans med universitetslektor Örjan Carlborg lett studien.
Forskarna gjorde en ingående analys av DNA och egenskaper från tusentals genetiskt olika jästceller. Resultaten visade att samverkan mellan gener var väldigt vanlig. Och när man visste hur generna samverkade kunde informationen användas både för att förstå mer om hur viktiga de olika generna var för regleringen av egenskapen och för att förutsäga enskilda individers egenskaper från deras genuppsättning.
Samma gen har olika effekt beroende på individ
– Egentligen är det nog få genetiker som trott att en genvariant har exakt samma effekt i alla individer. Men det är först nu man kunnat samla in data från tillräckligt stora experiment för att verkligen kunna undersöka hur viktigt det är, säger Örjan Carlborg.
Forskarna fann att många av generna visade sig samverka i stora nätverk. Särskilt slående var att vissa av dem fungerade som huvudströmbrytare för många andra gener: när de var ”avknäppta” hade de andra genvarianterna i nätverket ingen effekt på de egenskaper man studerade.
– Det var anmärkningsvärt att effekterna hos dessa gener var helt beroende av de andra generna i nätverken. Ihop med vissa varianter verkade de ha jättestor effekt, medan de nästan inte hade någon effekt alls ihop med andra, säger Simon Forsberg.
DNA-information för att förutsäga risker
Studien visar att det i många fall är svårt att förutsäga utfallet för en individ genom att summera ihop effekterna av enskilda gener.
– Vi hoppas att det vi kommit fram till här kommer att hjälpa andra att analysera och tolka resultat från genetiska studier även i människor, växter och djur på ett bättre sätt. Det är viktigt att vi blir medvetna om vilka risker som finns med att inte ta hänsyn till genernas samverkan när man, till exempel, vill använda DNA information för att förutsäga hur stor risken är att en individ blir sjuk eller får svåra biverkningar av en läkemedelsbehandling, säger Örjan Carlborg.
Kontakt: Örjan Carlborg, Institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi, Uppsala universitet, tel: 018-471 45 92, e-post orjan.carlborg@imbim.uu.se
Artikeln: Simon Forsberg, Joshua Bloom, Meru Sadhu, Leonid Kruglyak, Örjan Carlborg. (2017) Accounting for genetic interactions improves modeling of individual quantitative trait phenotypes in yeast, Nature Genetics, DOI: 10.1038/ng.3800
