Поиск генов, ассоциированных с заболеваниями – одна из основных задач вычислительной генетики. Важным подходом к решению данной задачи являются исследования вида «случай-контроль». Для этого создается когорта из пациентов с изучаемым заболеванием, а также контрольная группа. Затем, путем сравнения мутаций, найденных в ДНК каждой из групп, а также специальных статистических методов проводится так называемое ассоциативное исследование. Результатом является список отдельных мутаций или генов, которые значимо связаны с рисками заболевания.
Исследования «случай-контроль» успешно применяются для очень широкого спектра состояний и привели не только к открытию вовлеченности конкретных генов в риски развития заболеваний, но и к открытию лекарственных мишеней, впоследствии ставших лекарственными препаратами. Интересно, что в качестве контрольной группы обычно привлекают участников с хорошим состоянием здоровья и без известных врожденных заболеваний. Следовательно, такая контрольная группа, в теории, могла бы использоваться для исследований любого заболевания. Такой подход позволил бы значительно сэкономить время сбора данных и избежать повторной генерации геномных данных.
Идея использования общего «пула контролей» не нова и уже более 10 лет обсуждается в генетических исследованиях. Однако, практическая реализация такого решения связана со значительными техническими и этическими сложностями. Генетические данные являются персональными, а значит, обмен такими данными между исследовательскими группами должен проходить в соответствии с сложными правилами о защите персональных данных, что требует значительного времени и усилий. В случае если использовать только обобщенную информацию о контрольной группе – аллельные частоты для ДНК вариантов – возникает систематическая ошибка в сравнении с группой исследуемых пациентов, вызванная различиями в генетической народности, технических особенностях секвенирования и обработки геномных данных.
В результате совместного исследования ученых из НЦМУ «Центр персонализированной медицины» (Санкт-Петербург, РФ), Общенационального Детского Госпиталя (Коламбус, США), Института Броада (Кембридж, США), Университета Вашингтона (Сент-Луис, США) был разработан алгоритм для подбора контрольной группы, соответствующей генетическим особенностям исследуемой когорты пациентов, без использования персональных данных. Данный метод не подразумевает передачу персональных данных, следовательно, является полностью безопасным для участников исследования и не требует получения дополнительных согласований. Также, в ходе работы решены многие технические аспекты ассоциативных исследований без передачи индивидуальных данных. Создан контрольный пул образцов с экзомным секвенированием из 40,000 участников, а также разработана платформа – SCoRe (https://dnascore.net) , с помощью которой можно осуществить подбор контрольных образцов для любой исследуемой группы пациентов и получить в обобщенном виде геномные данные контролей для последующего использования в ассоциативном анализе.
Статья с результатами исследования опубликована в ведущем журнале Nature Genetics — https://www.nature.com/articles/s41588-023-01637-y в феврале 2024.