使用基因组学揭露自身免疫性疾病
研究人员正在执行WGS和韦斯识别变异与红斑狼疮等自身免疫性疾病有关。
使用基因组学揭露自身免疫性疾病
介绍
我们的免疫系统在看似神秘的方式运作。一方面,我们身体中的免疫细胞编程抵抗外国侵略者。矛盾的是,一个人的免疫细胞也可以反对正常细胞,把他们当作外星人和陌生,导致自身免疫性疾病。
卡罗拉Vinuesa,医学博士,一直在研究免疫疾病16年,专注于自身免疫性疾病,如红斑狼疮。利用Sanger测序,她发现了一个基因家族的关键免疫调节和宽容:Roquin及其假字,Roquin 2。1、2她和她的研究小组在澳大利亚国立大学的约翰科廷商学院医学研究取得了重大发现关于两个特定的家庭T细胞参与的控制自身免疫:T卵泡辅助(Tfh)细胞,T卵泡监管(Tfr)细胞。3 - 5
今天,Vinuesa教授是免疫学和传染病部门的主管约翰科廷商学院医学研究。她也是联合中心的个性化免疫学(CPI),旨在了解自身免疫的遗传原因改进诊断和改善治疗。她的目标是要利用基因工具,包括下一代测序(门店),了解病人之间的遗传差异来识别更有效和个性化治疗基于个人的基因组。
iCommunity Vinuesa教授采访了她如何使用HiSeq X 10和2500年HiSeq系统揭示背后的遗传学红斑狼疮(也称为系统性红斑狼疮,系统性红斑狼疮)和其他自身免疫性疾病,和她的努力在支持科学中的性别平等。
卡罗拉Vinuesa,医学博士,是免疫学和传染病部门的主管约翰科廷商学院澳大利亚国立大学医学研究中心的主任和个性化的免疫学在堪培拉,澳大利亚。
什么引起了你的兴趣研究自身免疫性疾病?
卡洛琳Vinuesa(简历):在我的研究生涯的早期,我的一个主要利益成为理解生发中心反应控制身体产生抗体的质量。最不理解的问题之一是如何在抗体生产质量控制失败,这让我着迷。
在我的第一个博士后,我设立了一个大型筛查项目化学(N-ethyl-N亚硝基脲或ENU表示)诱导小鼠突变来确定哪些基因是导致lupus-like表型,导致我发现的一个新家庭的基因,Roquin。导致我学习途径参与自身免疫性疾病,我们做了一些有趣的发现与临床相关的问题,目前没有疗效的治疗方法。然而,考虑到巨大的临床异质性和通路红斑狼疮等自身免疫性疾病,很明显,我们需要识别的分子或基因差异和分层患者根据缺陷的途径,为了找到有效的治疗方法。
问:在上天之前,你用什么细胞和分子生物学工具来识别基因变异与疾病?
简历:我们确定了Roquin使用传统的测绘技术。我们outcrossed影响老鼠携带的致病突变小鼠的遗传背景不同,使用多态标记来识别该地区与疾病。之后我们缩小间隔小于1 Mb的基因组,我们执行桑格个体外显子测序。我们确定了一个基因的突变,未知,Roquin。
我们的发现转化为人类疾病,我们设置APOSLE(澳大利亚点突变在系统性红斑狼疮)队列的帮助下很多临床医生在澳大利亚。首先,我们进行候选基因测序识别Roquin及相关基因的突变。限制的技术是一个巨大的时间和精力很多个体基因的外显子序列在300多个主题。Roquin仅20个外显子。使我们从许多基因测序。
然后,我们使用高分辨率融化分析(HRMA)来确定突变而无需全部外显子序列。然而,我们仍然可以只关注几个基因,所以这种方法不是足够全面。
我们开始考虑使用全基因组拷贝数变异人类SNP数组。这种技术允许我们处理的病人在一个圆和识别一些拷贝数变化与红斑狼疮,我们正在跟进。然而,这些技术可以询问大量罕见的基因突变。
“外显子组测序使我们能够识别罕见的和小说在主题、基因变异,然后测试引起疾病的能力”。
问:你是如何使用挥动研究狼疮?
简历:我们开始执行whole-exome测序(韦斯)使用2010年HiSeq 2500系统。韦斯使我们能够识别罕见的和小说在主题、基因变异,然后测试他们引起疾病的能力。
我们已经测序的外显和基因组APOSLE队列对象。我们关注极端或严重的表型,包括血缘的情况下,多路复用的家庭,和患者早期疾病发作,丰富的情况下,由一个或几个罕见的基因变异施加强有力的影响。虽然罕见变异可以解释只有很少的情况下,它们可以非常的了解疾病的发病机理。
我们三人小组的基因组序列或几个主题多元化家庭的影响。我们运行序列通过in-house-developed生物信息学管道和优先级算法,缩小潜在候选基因的列表,可以导致疾病。然后,我们引入一个或几个公认的致病突变小鼠使用CRISPR-Cas9,看看那些老鼠发展自身免疫。并不是所有的人类症状可以重现在老鼠身上,在小鼠和人类和一些分子信号不同。然而,当从人类主体引入突变老鼠,和鼠标开始发展lupus-like迹象,我们可以得出这样的结论:主题携带突变导致疾病。
问:如何HiSeq 2500系统中执行你的实验室吗?
简历:我的生物信息学的同事,马特,伙伴我们测序管道和相信最好的HiSeq 2500系统的特点之一是它的灵活性。它提供了定制的运行模式能够最大化序列内容当我们优先覆盖或最小化运行时当我们优先考虑速度。它还提供了低成本/碱基对。以其灵活性、快速周转时间和高通量功能,HiSeq 2500系统是一个完美的变异在人类疾病发现的平台。我们经常使用外显子组数据从HiSeq 2500系统和总是对序列的质量印象深刻。
“以其灵活性、快速周转时间,高通量功能,HiSeq 2500系统是一个完美的变异在人类疾病发现的平台。”
问:什么是全基因组测序的价值(WGS)在你的研究?
简历:我们发现,偶尔我们错过了与韦斯突变,因为覆盖面不是不够好。我们决定执行WGS因为它提供了更深入、更甚至报道,即使在其实区域,减少假阴性。这是捕获工具的差异的结果。
问:你为什么选择HiSeq X 10系统WGS ?
简历:使用HiSeq X 10系统WGS更划算,比HiSeq快2500系统。通常情况下,我们是发送批20 - 50为WGS样品,周转时间为3 - 6周。
我们没有HiSeq X 10系统在我们的实验室。我们已经发送WGS Macrogene样品,和一些最近Novogene,因为我们建立了中澳中心个性化免疫学(CACPI)在上海瑞金医院。我们可能会开始将WGS样本发送给Garvan研究所为澳大利亚的军团在不久的将来。
“使用HiSeq X 10系统WGS更划算,比HiSeq快2500系统”。
问:你如何分析变异?
简历:我们已经开发了自己的变异数据库,数据库现在包含800万多个变种的分析从300年主题,包括CPI狼疮患者和其他自身免疫缺陷疾病。我们可以扫描并退出变异根据不同的标准,如频率、预测的伤害,主题队列,继承方式等。包括受试者的临床信息,我们的目标是增加这个数据库的力量。
问:> 800万个变异的变异数据库,你如何区分哪些研究?
简历:我们使用我们自己的优先级确定哪些变异研究的工具。针对疾病的,所以我们有不同的标准,根据免疫紊乱的类型。我们专门为罕见的和破坏性的变体,与我们的管道提供频率从dbSNP和外显子组聚合财团(ExAC)数据集。我们得分损害使用三个功能注释工具(PolyPhen、筛选和CADD *)。我们也考虑到变异已分配的临床意义,和免疫功能相关的基因和疾病根据不同的标准和消息来源,包括全基因组关联研究(GWAS)数据。我们已经开发出一种算法,把所有这些因素考虑在内,排名的变体。我们的系统并不完美,但我们确定一些变异,我们相信有可能成为临床重要。
问:什么是你下一步的红斑狼疮和自身免疫性疾病的研究?
简历:关于狼疮,我们有一些情况下,两个或两个以上的罕见变异似乎参与了疾病的表现。我们想用强大的工具来研究遗传上位的可能性。我们生成携带一个或多个突变小鼠模型,这样我们可以单独审问这些变异的功能意义和组合。破译的主题中,我们确定的突变会导致蛋白质或细胞功能的变化对了解疾病发病机理至关重要。最终,它将使我们能够做出更准确的诊断,并制定更有效的和有针对性的治疗。
我们使用类似的方法在研究其他免疫疾病。自身免疫性疾病,在一些复杂的疾病,我们相信我们会发现整个光谱的变异:从一个常见变异的影响作用较弱,对一些或单一的罕见变异,并有很强的影响导致疾病。
“分子诊断为红斑狼疮患者将使我们能够提供更有针对性的疗法。”
问:自身免疫性疾病的分子诊断使什么?
简历:目前广泛的红斑狼疮的诊断。然而,我们相信,它不仅仅是一种疾病,而是不同的疾病,所有现在同样在诊所,是由不同的基因或通路引起的。如果我们能分层患者subdiagnoses或子组根据某些有缺陷的分子途径,那么我们也许能够识别不同的治疗方案,可以是有益的。
目前,没有一个特定的治疗红斑狼疮。我们倾向于使用广泛的免疫抑制剂,如类固醇,控制疾病。然而,我们确实有一个巨大的一系列免疫调节药物,包括许多单克隆抗体,有可能被使用。然而,我们不理解为什么有些病人反应的基因,而另一些则不是。在未来,如果我们能了解狼疮和药物反应的分子基础,我们将能够提供更多的靶向治疗。
例如,我们发现了一个罕见的纯合子突变TREX1在一个小女孩脑狼疮导致夸张1型干扰素反应。6市场上有1型干扰素的阻断剂,但不是每个狼疮例都有这种类型的签名。识别分子的原因可能指向疗法可能是有用的在一个特定的子集的情况下,而不是其他人的。
问:你认为需要发生个性化医疗现实?
简历:对于某些疾病,它变得明显,我们需要一个分子诊断知道什么类型的治疗是最有效的。对于复杂的疾病,有些怀疑是否就是这么简单一套特定的变异或突变导致特定的诊断。
我认为教学基因组学在医学院的临床效用可能有助于使个性化医疗更普遍。令人惊讶的是基因组医学渗透到医疗培训和临床实践太少。目前,我们中心在个性化经营年度类免疫学临床医生,和一个为期两天的学校对研究生的学生如何使用在线工具发现公认的致病基因变异在人类基因组,通过我们的管道运行。希望不会很久,直到基因组医学是集成到医学课程。
最后,测序成本的下降可能在实践中产生了重要的影响,使这些诊断过程更普遍。
问:你热情的关于性别平等的问题研究。你参与这项工作如何?
简历:直到我有了孩子,我没觉得有问题在科学作为一个女人。我认为我能执行科学研究以及任何人。在我第一次怀孕,Istruggled找时间写授予应用程序支持我自己和我的研究,这是很紧张的。我看到我的同事们和博士后经历相同的艰难时期。他们突然有一个耗时数年出版差距,这足以阻止你得到下一个授予或奖学金。最终,许多女性不得不离开系统。
我们投资明显许多聪明的女性科学家们应该得到一个机会。这是一个真正的遗憾,他们可以轻易离开这个有着超强的系统科学时减缓怀孕期间和抚养孩子的早期。我现在的一部分国家卫生和医学研究委员会(NHMRC)女性在科学工作组,研究计划,可能有重大的影响,提高对女科学家的资助。7
有一些令人鼓舞的新措施,已获批准,目前我不能透露,希望会让女性申请资金的显著差异。这些步骤将在2016年晚些时候公布。我在澳大利亚强烈主张格兰特和奖学金面板为女性。我也开始了性别平等委员会约翰科廷商学院医学研究。8我们已经建立了第一个完全资助的奖学金为女性产假回来。我也开始了性别平等女科学家奖产假帮助基金照顾孩子或者其他的需要可能会帮助他们的生产率。
yobet亚洲亚博官网人口了解更多关于Illumina公司系统本文中提到:
HiSeq X系列,www.169o.com/systems/hiseq-x-sequencing-system.html
HiSeq 2500系统,www.169o.com/systems/hiseq_2500_1500.html
引用
1。Vinuesa CG,库克MC, Angelucci C, et al。环形泛素连接酶家族成员需要抑制卵泡辅助T细胞和自身免疫。自然。2005;435 (7041):452 - 458。
3所示。余D,饶年代,蔡LM, et al。转录阻遏Bcl-6指导T辅助滤泡细胞谱系的承诺。免疫力。2009;31 (3):457 - 468。
4所示。黄Linterman马、Rigby RJ RK, et al .卵泡辅助T细胞需要系统性自身免疫。J Exp地中海。2009;206 (3):561 - 576。
5。Linterman马,皮尔森W,李SK, et al . Foxp3 +滤泡调节性T细胞的生发中心反应控制。Nat地中海。2011;17 (8):975 - 982。
7所示。澳大利亚政府,国家卫生和医学研究委员会。女性健康科学www.nhmrc.gov.au /研究/ women-health-science。2016年6月25日通过。
8。澳大利亚国立大学约翰科廷商学院医学研究,性别平等。jcsmr.anu.edu.au /关于我们/性别平等。2016年6月25日通过。
* PolyPhen-predicts一种氨基酸替换可能造成的影响在人类蛋白质的结构和功能。
SIFT-predicts一种氨基酸替换是否会影响蛋白质功能。
CADD-scores deleteriousness单核苷酸变异和插入/删除在人类基因组中