Стремительный прогресс, достигнутый за последнее десятилетие в области секвенирования ДНК и статистической генетики, позволяет нам исследовать геномный состав индивидов на протяжении всей истории.

В недавнем заметном исследовании Бегг и его команда использовали пряди волос Людвига ван Бетховена для секвенирования генома и исследовали генетическую предрасположенность к некоторым из его задокументированных медицинских проблем. Учитывая, что, возможно, именно мастерство Бетховена как музыканта и композитора сделало его культовой фигурой в западной культуре, здесь мы расширяем подход и применяем его к музыкальности. Мы используем это в качестве примера, чтобы проиллюстрировать более широкие проблемы генетических прогнозов на индивидуальном уровне.

Бегг и его команда сосредоточились на возможной генетической предрасположенности к заболеваниям здоровья Бетховена. Чтобы исследовать это, они в значительной степени полагались на полигенные индексы (PGI), которые представляют генетическую склонность индивидуума к определенному признаку, основанную на оценочных эффектах общих вариантов ДНК (обычно однонуклеотидных полиморфизмов, или SNP), полученных в результате предыдущего исследования общегеномных ассоциаций (GWAS).

Такой PGI отражает совокупное влияние огромного количества SNP, распределенных по геному, каждый из которых имеет индивидуально крошечные размеры эффекта, но отражает лишь часть генетической дисперсии в целом (по крайней мере, для большинства сложных признаков). Тем не менее, Бегг обнаружил, что PGI Бетховена при циррозе печени находится на уровне 96-го процентиля, и предположил, что генетические факторы, возможно, способствовали его хорошо известному тяжелому заболеванию печени, помимо последствий чрезмерного употребления алкоголя и гепатита.

Учёные не рассматривали наиболее известные черты Бетховена, вероятно, потому, что еще не было достаточно информативного определения музыкального таланта. Однако в недавнем исследовании GWAS, в котором приняли участие 606 825 человек с европейским происхождением, 69 генетических локусов были в значительной степени связаны с вариациями в способности к синхронизации ритма, оцениваемой с помощью вопроса: «Можете ли вы хлопать в такт музыкальному ритму?»

Дисперсия, объясняемая совокупностью всех распространенных генетических вариантов по всему геному (наследуемость на основе SNP), составила 13-16%. Хотя самоотчет по одному пункту ограничен как показатель музыкального таланта, исследование показало, что PGI, основанные на этом GWAS, предсказывают статус музыкальности (R2 = 2%), а последующее семейное исследование показало, что PGI учитывает более широкую генетическую склонность к музыке, оказывая небольшое, но значительное влияние на набор навыков, связанных с музыкой5 (R2 в пределах 1-3%, в соответствии с другими поведенческими чертами3,6).

«Мы рассчитали этот PGI для Бетховена и сравнили его с двумя популяционными наборами данных о тысячах современных людей, по которым у нас есть данные о музыкальных достижениях. Мы не делали предварительных прогнозов относительно того, куда попадет PGI Бетховена, поскольку мы намеревались сделать это в качестве иллюстрации ограничений подхода. Мы использовали данные о генотипах 8 344 человек (5 648 с данными о музыкальных достижениях).

PGI Бетховена по синхронизации ритмов помещает его в 9-й процентиль для STAGE и 11-й процентиль для BioVU, что указывает на относительно низкий PGI по сравнению с обеими контрольными когортами. Сравнение данных Бетховена с основными компонентами когорт  позволяет предположить, что на результаты вряд ли повлияют различия в происхождении.

На первый взгляд, структура результатов может показаться несколько загадочной. С одной стороны, этот PGI (как и в предыдущей работе), по-видимому, предсказывает музыкальные достижения и статус музыканта. С другой стороны, Бетховен, один из самых знаменитых музыкантов в истории, набрал ничем не примечательный результат, заняв место между 9-м и 11-м процентилем на основе современных образцов. Тем не менее, такое расхождение не является таким уж неожиданным.

Анализ ДНК Бетховена, человека, жившего более двух столетий назад, отчетливо высвечивает проблемы подходов PGI. Очевидно, было бы неправильно делать вывод на основании результатов PGI, что музыкальные способности Бетховена были заурядными. Необходима осторожность при использовании PGIS для прогнозирования на индивидуальном уровне, в том числе для исторических/известных личностей, так же как и для любого другого фактора с низкой прогностической ценностью. Несмотря на такие проблемы, PGI полезны для анализа на групповом уровне в качестве исследовательских инструментов для получения информации о генетических рисках на протяжении всей жизни и их взаимодействии с окружающей средой.

Похожие записи:

Учёные планируют записывать данные в виде молекул ДНК Инструмент искусственного интеллекта Google DeepMind оценивает мутации ДНК на предмет потенциального вреда ДНК неандертальца может объяснить, почему некоторые из нас «жаворонки» Древние степные скотоводы принесли в Северную Европу повышенный риск рассеянного склероза Ученые разошлись во мнениях о том, является ли рекордная жара ускорением климатического кризиса