可根据基因型预测表型的计算机模型

    [生物通讯]加州大学圣地亚哥分校的生物工程师们首次利用计算机模型来确定疾病不同变体对应的特异基因突变。这是第一个基于模型的根据个体基因型（个体的DNA组成）来预测表型（细胞或生物体的功能）的系统。

    在这项发表于2202年11月期《基因组研究》（Genome Research）杂志上的研究中，Bernhard Palsson 和他的Jacobs工程学院的研究小组回顾了由于一个酶缺陷而导致溶血性贫血的患者的遗传信息。医生已经记录了约150个可能与这种类型的贫血有关的DNA序列。通过插入特异DNA序列到红细胞代谢计算机模型中，Palsson 准确预测了哪些突变会导致慢性溶血性贫血，而哪些突变导致的溶血性贫血不太严重。

    “最终将会建立一个引起疾病不同变体的特异遗传突变的准确数据库。”Palsson表示。“遗传突变引起的疾病会很严重，而其它突变可能只是良性的。疾病的每一种变体都应当区分治疗。这对于药物研发用处极大，而且将会辅助医生们针对不同个体制定出有效的治疗计划。”一个人患一种病的风险常常受到其基因组中一个碱基改变影响。这就叫做一个单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism ，SNP)。对于任何一种癌症类型如乳腺癌而言，可能有多达十几种疾病变体。由于人类基因组草图已经绘制完成，生物技术公司和科学家们都热衷于寻找与癌症、心脏病以及多种遗传性疾病的不同变体有关的SNP。

    目前为止，大多数寻找疾病相关SNP的方法都依赖于报告突变与疾病变体发生之间的统计相关性。

    Palsson的技术实际上是定义了一个遗传缺陷引起一种疾病的机制。他能够通过建立一个基于人类红细胞已知的代谢的计算机模型来做出数学计算。

    “这个模型就像是细胞的电路接线图或是设计图。”Palsson描述说。“它把细胞中的每一个基因、每个基因的产物、以及这些产物如何相互作用产生细胞功能的交织混杂的过程一体化。一旦我们有了这个计算机模型，接下来要改变特异DNA序列、通过程序运行模拟过程，以及接受反馈回来的缺陷对细胞功能影响的信息基本上就是一个相当简单直接的过程。”

    Palsson指出，他的模型是建立了对红细胞代学30年的化学和生物学研究上，红细胞是人体中最简单、研究最透彻的细胞类型。

    “建立硅计算机模型是个复杂的过程，需要难得的专门技术，这类模型普遍用于诊断、管理疾病、开发新疗法还需要几年的时间。”Palsson预言。

    加州大学圣地亚哥分校已经成立一家子公司－－Genomatica将Palsson的硅计算机模型技术商品化。

生物通编译自BIO.COM