慕尼黑[德国]，6月3日(ANI):来自慕尼黑的一个研究小组创造了一种算法，该算法预测基因突变对RNA形成的影响比以前的模型精确6倍。因此，现在可以更准确地确定罕见遗传疾病和癌症的遗传原因。
这项研究发表在《自然遗传学》杂志上。
基因序列的变异相对普遍，影响一个人基因组中千分之一的核苷酸。在极少数情况下，这些变化可能导致有缺陷的rna，从而导致无功能的蛋白质。个别器官可能因此而功能失调。如果怀疑有罕见疾病，计算机辅助诊断程序可以帮助调查可能的遗传原因。特别是基因组，可以用算法来分析，以确定罕见的遗传变异和身体特定部位的功能障碍之间是否存在联系。
跨学科研究项目
在慕尼黑工业大学(TUM)计算分子医学教授、慕尼黑亥姆霍兹计算分子医学研究小组(一个来自信息学和医学系的跨学科团队)的领导下，Julien Gagneur开发了一种新的模型，该模型比以前的模型更能预测哪些DNA变异会导致错误形成的RNA。
“使用现有的DNA分析方法，我们可以对大约一半的患者做出可靠的诊断，”该研究的合著者、慕尼黑工业大学和亥姆霍兹慕尼黑大学人类遗传学研究所的组长霍尔格·普罗基什博士说。“剩下的，我们需要模型来改进我们的预测。我们新开发的算法可以为此做出重要贡献。”
该模型的重点是拼接
在他们的研究中，研究人员考虑了影响DNA转化为RNA过程的遗传变异，并最终以组织特异性的方式形成蛋白质。研究的重点是剪接——细胞中的一个过程，在这个过程中，RNA被切割成一种可以稍后读取蛋白质构建指令的方式。如果DNA发生变异，这一过程就会被打乱，导致从RNA上切割的DNA要么过多，要么过少。剪接过程中的错误被认为是不正确的蛋白质形成和遗传性疾病的最常见原因之一。
比以前的研究要精确得多
该团队利用现有的数据集，以便能够对特定组织中遗传变异和剪接功能障碍之间的可能关联做出陈述。这些数据集包含来自946个人的49个组织的DNA和RNA样本。
与之前的研究相比，研究小组最初考虑了每个样本，看看DNA变异导致的错误剪接是否以及在多大程度上通常通过剪接功能障碍在某些组织中表现出来。例如，一种蛋白质可能与心脏的特殊区域有关，而它可能在大脑中没有功能。
“为此，我们创建了一个组织特异性剪接图，其中我们量化了RNA上的哪些位置对给定组织中的剪接很重要。由于我们的方法，我们能够将我们的模型限制在生物学相关的背景下。我们使用的皮肤和血液样本使我们能够得出关于难以到达的组织的结论，例如大脑或心脏，”该研究的主要作者、TUM计算分子医学**的博士生尼尔斯瓦格纳说。
在分析中，每个基因至少有一个与蛋白质形成相关的罕见遗传变异被考虑在内。除了RNA上的蛋白质编码部分，还有一些部分对我们细胞中的其他过程很重要。这项研究没有考虑到这些因素。这导致了总共近900万个罕见的遗传变异被研究。
“由于我们新开发的模型，与以前的模型相比，我们能够将预测错误拼接的精度提高六倍。在召回率为20%的情况下，以前的算法实现了10%的精度。我们的模型在相同的召回率下实现了60%的精度，”Julien Gagneur教授说。
准确率和召回率是预测模型有效性的基本指标。这种精确度表明，该模型预测的基因变异中有多少实际上导致了错误的剪接。召回显示了有多少导致错误剪接的遗传变异和突变被该模型恢复。
Julien Gagneur教授说:“我们通过以组织特异性的方式观察剪接过程，并通过使用易于接近的组织(如血液或皮肤细胞)的直接剪接测量来预测心脏或大脑等不可接近组织的剪接错误，从而在精度上取得了如此大的进步。”(ANI)
