人类分子图谱有助于理解疾病机制

卡塔尔威尔康奈尔医学院 (WCM-Q) 的科学家通过分析 391 名志愿者的血液、尿液和唾液样本中的数千种分子，绘制了人体及其复杂生理过程的复杂分子图。这些数据被整合起来，创建了一个强大的交互式可视化网络工具，称为连接组学 (COmics)，可用于研究人类复杂的分子组成并发现与各种疾病相关的潜在特征。

人体的分子过程是指细胞内和不同细胞之间发生的化学反应和相互作用，包括 DNA 复制、蛋白质合成、能量产生、细胞通讯和各种代谢途径等重要功能，所有这些都受复杂的蛋白质-蛋白质、蛋白质-DNA 和蛋白质-RNA 相互作用的支配，最终实现人体的重要功能。

这项详尽的研究于 8 月 19 日发表在《自然通讯》杂志上，整理了卡塔尔糖尿病代谢组学研究 (QMDiab) 的 12 年数据，该研究是一项针对卡塔尔多民族人口(主要是阿拉伯人、菲律宾人和印度人)的糖尿病病例对照研究。

“我们的想法是将十多年来多组学研究的所有知识整合在一起，创建一个人体及其过程的综合分子模型，”资深作者、生理学和生物物理学教授、英格兰精准医学研究所成员 Karsten Suhre 博士说。“这个参考工具可供想要研究人体在分子水平上如何运作的研究人员免费访问和使用，也可用于形成假设并通过实验进行测试。”

通过与哈马德医疗公司合作，研究人员从患有和不患有糖尿病的志愿者身上收集了多份血液、尿液和唾液样本。随后，这些样本在 18 个不同的高通量分析平台上进行了表征，提供了极其丰富的数据集，其中包括 6,300 个单独的分子数据点，包括基因组数据(DNA)、转录组 (RNA)、蛋白质和代谢物，如氨基酸、糖和脂肪。此外，他们还确定了每个参与者的遗传变异、DNA 甲基化位点和基因表达信息。

这使得研究人员能够发现遗传特征与特定蛋白质、代谢过程和疾病之间的关联和途径。然后，他们精心将所有个体的大量数据整合到一个在线网络工具中，该工具作为“分子人类”的界面，即人体的分子描述。

将基因组学、转录组学、代谢组学、蛋白质组学和其他形式的所谓组学研究结合起来的方法被称为多组学。这种方法近年来已成为生物医学研究人员寻求了解人体和疾病真正运作方式的关键策略，为开发新药物疗法提供了可能。

例如，该研究确定并描述了 2 型糖尿病亚型的蛋白质和代谢物，揭示了该疾病的不同表现方式。

“我们的综合组学方法概述了不同分子特征之间的相互关系及其与人的表型(可观察到的特征，例如外表、生化过程和行为)的关联，”第一作者、生理学和生物物理学助理教授安娜哈拉玛博士说。

“COmics 网络工具中集成的数据规模使研究人员能够探索数十万条途径和关联，从而为发现和调查提供了巨大的潜力。”