Модифицируемые факторы среды улучшают предиктивную способность полигенной оценки рисков

Комплексные признаки и заболевания, такие как ожирение, диабет, сердечно-сосудистые патологии и некоторые виды рака, формируются в результате взаимодействия генетических факторов и факторов среды. Полигенные оценки рисков (PRS) позволяют оценивать совокупное влияние множества генетических вариантов на вероятность развития признака, однако их предсказательная сила снижается, если игнорировать влияние окружающей среды. Исследования взаимодействия генотипа и среды (GxE) дают возможность понять, каким образом факторы образа жизни, например питание, физическая активность, курение или употребление алкоголя, модифицируют генетическую предрасположенность. Группа ученых из Австралии применила новый метод GxEprs к данным UK Biobank, чтобы выявить такие взаимодействия и проверить, улучшает ли их учет точность предсказания признаков и заболеваний, связанных с ожирением, по PRS.

Анализ проводился на выборке из более чем 288 тысяч участников проекта UK Biobank, отобранных после строгого контроля качества генотипов и фенотипов. Выборка была разделена на обучающую и тестовую, что позволило отдельно оценить эффекты и проверить их воспроизводимость. Рассматривались четыре количественных признака (индекс массы тела, соотношение окружности талии и бедер, процент жира и окружность талии) и девять бинарных заболеваний (гипертония, диабет, инсульт, ишемическая болезнь сердца, депрессия, рак гормонозависимых тканей и др.). В качестве факторов среды выступали привычки и образ жизни участников, такие как рацион питания, уровень физической активности, курение, потребление алкоголя и психологические особенности.

Исследование проходило в несколько этапов. На первом этапе оценивались отдельные факторы среды и их влияние на генетические эффекты. Здесь было показано, что такие переменные, как курение и потребление алкоголя, значительно модифицировали влияние генов на индекс массы тела и процент жира, тогда как для бинарных заболеваний значимых взаимодействий почти не выявлялось. На втором этапе факторы среды были объединены в составные показатели. Оказалось, что взвешенный составной показатель позволил выявить значимые взаимодействия для всех количественных признаков, хотя для заболеваний его учет снова не дал значимых результатов.

На заключительном этапе анализировались одновременно несколько факторов среды, и это подтвердило ключевые выводы первых двух этапов. Дополнительно удалось показать, что физическая активность модифицирует влияние генетики на индекс массы тела и окружность талии, а для некоторых заболеваний, таких как диабет, депрессия или грыжа, также обнаружились значимые взаимодействия. Вклад GxE-компоненты в общую вариацию признаков оказался умеренным, но ее добавление заметно улучшало точность прогнозов.

Таким образом, результаты исследования подтвердили, что учет взаимодействия генетики и среды делает модели PRS более точными, особенно в отношении количественных признаков, связанных с ожирением. Наиболее значимыми модифицирующими факторами оказались курение, потребление алкоголя и уровень физической активности, что подчеркивает важность образа жизни для проявления генетической предрасположенности. Для практического использования в клинике необходимы дальнейшие исследования на более крупных и разнообразных выборках, однако уже сейчас ясно, что включение GxE-компоненты расширяет наше понимание сложных признаков и открывает возможности для более точных профилактических и терапевтических стратегий.

Полигенная оценка риска предскажет развитие диабета после трансплантации