类似空中交通的基因网络可以解释动脉硬化吗？
与冠状动脉硬化相关的风险中，多达60％的风险可以通过体内几个器官网络中的数百个基因的活性变化来解释。此外，脂肪加工激素可能在协调这一活动中起着核心作用。这是一项研究的主要结果，该研究始于近20年前，涉及北欧的数百名冠状动脉疾病患者。这项研究是由西奈山伊坎医学院的研究人员领导的。
“众所周知，冠状动脉疾病是由代谢性疾病驱动的。我们的结果表明，这种关系的大部分是通过一系列复杂的多器官基因调节网络来解释的，这些基因调节网络让人联想到集线器，并用来描绘全球的辐条图。遗传学和基因组科学教授和医学（心脏病学）的Johan L.M. Bjorkegren博士Johan L.M. Bjorkegren说，该研究的高级作者发表在自然心血管研究。“我们希望这些网络地图能为研究人员提供战斗所需的机械框架心血管疾病并开发更精确和个性化的疗法。”
冠状动脉疾病一组代谢性疾病导致胆固醇和其他因素积累和堵塞一个人的冠状动脉动脉。这可能会导致心脏病发作或中风。影响约1,820万美国人，冠状动脉疾病是心脏病最常见的原因在美国。危险因素，例如高胆固醇，高血压，高血糖和肥胖可能涉及各种器官。尽管最近的研究表明，与该疾病相关的风险中约有20％可能与一个人的DNA序列的轻微差异有关，但对于这些差异如何改变基因的差异很少。活动产生冠状动脉疾病。
为了解决这个问题，研究人员研究了体内发现的七个不同组织中的基因活性。在开放性乳房手术期间，从850例爱沙尼亚患者那里获得组织样品。这些患者是斯德哥尔摩 - 塔图动脉粥样硬化反向网络工程任务（Starnet）研究的一部分。600例患者患有冠状动脉疾病，而另外250例则没有。在爱沙尼亚塔尔图大学医院的主要血管外科医生Arno Ruusalepp博士的实验室中，研究人员收集了组织样本。
从以下分析基因活性组织样品：血液，肝脏，骨骼肌，内脏腹部和皮下脂肪，以及从心脏不同部位取的两块动脉壁。Bjorkegren博士在20多年前开始接受这项研究，当时他接受了心脏外科医生的培训。
“那时我有一个直觉。进步基因组测序人类基因组项目为研究人员提供了充分了解复杂疾病背后生物学的承诺。科学家正在展示如何将这些疾病与数十个微小的DNA序列差异相关，其中大多数不是任何基因代码的一部分。因此，我们需要一种方法来了解这些微小但大量的DNA差异如何实际上可能导致代谢性疾病和冠状动脉疾病。这些患者提供了一个独特的机会来弥合这一知识差距，这使我的团队能够测量整个身体中疾病中的器官的基因活性。”他还是瑞典Karolinska Institutet的副教授Bjorkegren博士说。
通过测量每个组织样品中的RNA分子水平来确定基因活性。这些RNA分子本质上包含DNA指令的影印本，以制造生命维持的蛋白质和其他类型的RNA分子基因。
Bjorkegren博士的团队与来自世界各地的研究人员合作，测试基因活性可能与冠状动脉疾病发展有关的不同方式。特别是，澳大利亚达令赫斯特维克多·张心脏研究所执行董事Jason Kovacic，医学博士Jason Kovacic的研究人员发挥了重要作用。
最初的结果支持先前的发现，某些组织的单个基因的活性可能与多种心脏代谢性疾病以及冠状动脉疾病有关。例如，来自冠状动脉疾病患者的肝细胞在控制胆固醇产生的基因活性上比对照患者的肝细胞变化更大。但是，这些结果并未完全解释这些基因的活性如何共同引起冠状动脉疾病。
相反，大多数风险可以通过不同的疾病相关基因活性网络来解释。在这里，研究人员使用先进的计算机程序来测试如何将所有与疾病相关的基因的活性分组为不同的组合。然后，使用先前发布报告的数据测试了这些网络的有效性。
除了早期研究确定的20％外，当前的研究结果表明，与冠状动脉疾病相关的风险的另外54-60％可以通过这些基因中的224个解释监管网络这些网络中有许多可以帮助解释各个病例中动脉硬化严重程度的状态。在这些网络中，有135个位于一种类型的组织内，而其余的89个代表了多个组织的协调基因活性。
多组织网络似乎具有最大的影响。平均而言，他们可以解释疾病风险的三倍，是单遗嘱的风险。一个称为GRN165的多组织网络的一个例子占冠状动脉疾病风险的4.1％，涉及在动脉壁和皮下脂肪组织中活跃的709个基因。
“我们发现基因网络像飞机交通模式一样工作。就像在一个关键状态下在一个机场的延迟可能会破坏整个国家的飞行一样，我们发现，一个组织中关键基因的活动略有变化会破坏活动Bjorkegren博士说。
最后，分析表明，有助于脂肪细胞与其他器官（尤其是肝脏）交流的激素在协调多器官网络中起着至关重要的作用。当注射一些激素改变血脂和糖水平时，对这一想法的支持部分是基于小鼠的实验。
Bjorkegren博士的团队已经建立了一个网站，研究人员可以测试候选基因是否可能是这些网络的一部分（starnet.mssm.edu）。
Bjorkegren博士说：“最终，我们希望这项研究能为研究人员提供减轻世界各地冠状动脉疾病负担所需的工具。”
