在大型数据库和斑马鱼研究之间进行的一系列研究中，范德比尔特研究人员发现了血管生物学与眼病之间的联系。

该研究揭示了GRIK5基因的一个意想不到的作用，它展示了使用生物库，电子健康记录和斑马鱼来发现导致人类疾病的遗传机制的新范例。该研究结果发表在“美国人类遗传学杂志”上。

这种来回的方法主要涉及遗传医学部的两个研究小组：Eric Gamazon博士和Nancy Cox博士，他们使用计算遗传学和大型数据库，以及Gokhan Unlu，PhD和Ela Knapik，MD，研究斑马鱼的基因功能。

“统计遗传学分析和生物样本与动物模型研究之间的这种迭代提供了一个框架，可用于了解基因在人类现象背景下的作用 - 所有疾病和特征都包含在电子健康记录中，”Gamazon说。 ，医学研究讲师。

几年前，当Gamazon和Cox，玛丽菲利普斯埃德蒙兹遗传遗传学教授和范德比尔特遗传学研究所所长Gamazon和Cox开发出一种名为PrediXcan的计算方法时，这些研究开始了，这种方法将遗传调控的基因表达与表型相关联。在目前的工作中，他们将PrediXcan应用于BioVU，Vanderbilt的DNA生物库和去除电子健康记录，以生成基因表达和临床特征之间关联的综合目录。

在这个目录中他们称之为PredixVU的协会中，GRIK5基因脱颖而出。编码谷氨酸受体亚基的GRIK5的表达减少与18种不同的眼病相关，从视网膜脱离到白内障到青光眼。

“这非常不寻常 - 期望基因可能与四种或五种疾病表型相关，”医学与细胞与发育生物学副教授Knapik说。Knapik补充道，GRIK5与眼表型的关系也出乎意料。GRIK5主要通过其在脑信号和认知中的作用进行研究。

为了探索GRIK5在斑马鱼中的作用，Unlu使用两种方法(CRISPR基因编辑和吗啉代寡核苷酸)来删除或减少GRIK5的表达。在GRIK5减少或没有GRIK5的斑马鱼中最引人注目的发现是出血。

“这是一个完全的惊喜。以前没有人知道GRIK5与血液或脉管系统有任何关系，”Knapik说。amazon和Cox返回数据库，寻找患有眼部和血管疾病的患者的证据。

他们分析了超过260万范德比尔特受试者的电子健康记录，发现了眼睛和血管疾病的显着共病，他们使用1.5亿人的保险索赔数据集证实了这种合并症。Unlu和Knapik继续他们在斑马鱼的研究。他们使用吗啉代方法减少斑马鱼血管中GRIK5的表达，发现绿色血管发光，并发现眼睛，大脑和躯干中血管和血管异常的数量减少。他们用纳米珠标记血浆，发现眼睛，大脑和耳朵的血管渗漏。

遗传医学研究员Unlu说：“我们的研究表明，不仅血管系统的结构，而且保持血液内部的功能 - 在斑马鱼中受到GRIK5表达降低的影响。”

在基因型BioVU参与者的进一步计算研究中，Gamazon和Cox证实了遗传预测的GRIK5表达与共病血管和眼病的关联减少。

研究人员提出减少GRIK5表达会损害眼睛的血管灌注，导致迟发性疾病，如白内障和青光眼。

Knapik说，需要进一步的研究来了解GRIK5在血管系统中的确切作用 - 以及缺陷如何导致眼部疾病，但这些研究的框架可以广泛应用。

“我是一名发育遗传学家。我们确实在斑马鱼中进行遗传学研究：我们在基因组中做出改变并研究产生的表型，”她说。“在人类方面，大自然母亲已经改变了我们的基因组。卫生保健系统每天都在进行表型分析并将结果保存在电子健康记录中。科学家们现在可以使用我们已经证明的方法来理解人类疾病的机制。 “。