Дослідники створили інтерактивну молекулярну карту людського тіла під назвою COmics на основі обширних даних мультиоміки. Інструмент дозволяє дослідникам досліджувати молекулярні процеси та особливості, пов’язані з такими захворюваннями, як діабет, відкриваючи значний потенціал для майбутніх відкриттів.
Дослідники Weill Cornell Medicine в Катарі (WCM-Q) розробили детальну молекулярну карту людського тіла та його складних фізіологічних процесів, проаналізувавши тисячі молекул із зразків крові, сечі та слини, зібраних у 391 добровольця.
Дані були інтегровані для створення потужного інтерактивного візуального веб-інструменту під назвою Connecting Omics (COmics), який можна використовувати для дослідження складного молекулярного складу людини та виявлення основних рис, пов’язаних з різними захворюваннями.
Молекулярні процеси в організмі людини стосуються хімічних реакцій і взаємодій, що відбуваються в клітинах і між різними клітинами, включаючи важливі функції, такі як реплікація ДНК , синтез білка, виробництво енергії, клітинний зв’язок і різні метаболічні шляхи, які керуються комплексом білок-білок. , взаємодії білок-ДНК і білок-РНК, що зрештою забезпечує життєво важливі функції організму.
Деталі дослідження та фон
Вичерпне дослідження, опубліковане 19 серпня в Nature Communications , зібрало 12-річні дані Qatar Metabolomics Study of Diabetes (QMDiab), дослідження діабету випадок-контроль серед багатоетнічного населення Катару, переважно арабського, філіппінського та індійського походження.
«Наша ідея полягала в тому, щоб об’єднати все, що ми навчилися протягом більш ніж десяти років досліджень мультиоміки, щоб створити комплексну молекулярну модель людського тіла та процесів у ньому», — сказав старший автор доктор Карстен Сухре, професор фізіології та біофізики та член Англійського інституту точної медицини. «Цей довідковий інструмент є вільним для доступу та використання дослідниками, які хочуть дослідити, як працює людський організм на молекулярному рівні, а також для формування гіпотез для перевірки експериментами».
Збір та аналіз даних
Завдяки співпраці з Hamad Medical Corporation дослідники зібрали кілька аліквот крові, сечі та слини у добровольців, як з діабетом, так і без нього. Потім зразки були охарактеризовані на 18 різних високопродуктивних аналітичних платформах, які забезпечили надзвичайно багатий набір даних, включаючи 6300 окремих точок молекулярних даних, включаючи геномні дані (ДНК), транскриптом ( РНК ), білки та метаболіти, такі як амінокислоти , цукри та жири. Крім того, вони визначили інформацію про генетичні варіанти, сайти метилювання ДНК і експресію генів для кожного з учасників.
Це дозволило дослідникам виявити асоціації та шляхи, що зв’язують генетичні характеристики з певними білками, метаболічними процесами та захворюваннями. Потім вони старанно інтегрували масу даних від усіх індивідуумів у онлайновий веб-інструмент, який служив інтерфейсом до «Молекулярної людини», молекулярного опису людського тіла.
Мультиомічний підхід та його значення
Підхід поєднання геномних, транскриптомних, метаболомних, протеомних та інших форм так званих «-омічних» досліджень відомий як «мультіоміка». Цей підхід з’явився в останні роки як ключова стратегія для біомедичних дослідників, які прагнуть зрозуміти, як насправді функціонують людський організм і хвороби, надаючи інформацію, яка потенційно може сприяти розробці нових медикаментозних методів лікування.
Наприклад, дослідження виявило та описало білки та метаболіти, які є ознаками підтипів діабету 2 типу, проливаючи світло на різні способи прояву захворювання.
«Наш інтегративний омічний підхід забезпечує огляд взаємозв’язків між різними молекулярними ознаками та їх зв’язком із фенотипом людини — її спостережуваними рисами, такими як зовнішність, біохімічні процеси та поведінка», — сказала перший автор доктор Анна Халама, доцент кафедри дослідження в галузі фізіології та біофізики. «Масштаб даних, інтегрованих у веб-інструмент COmics, дає доступ до сотень тисяч шляхів і асоціацій для дослідників, що дає величезний потенціал для відкриття та дослідження.