Das hochentwickelte Computerprogramm „LoGoFunc“ ermöglicht einen Durchbruch bei der Vorhersage genetischer Variationen

Forscher der Icahn School of Medicine am Mount Sinai haben ein bahnbrechendes Computerprogramm namens LoGoFunc vorgestellt , das pathogene Funktionsgewinn- und Funktionsverlustvarianten im menschlichen Genom vorhersagen kann. Im Gegensatz zu bestehenden Methoden, die sich primär auf Funktionsverluste konzentrieren, unterscheidet LoGoFunc zwischen verschiedenen schädlichen Mutationen und verspricht so wichtige Erkenntnisse über diverse Krankheitsverläufe.

Genetische Variationen können die Funktion von Proteinen tiefgreifend beeinflussen. Manche Mutationen können die Aktivität erhöhen oder neue Funktionen einführen (Funktionsgewinn), während andere die Funktion verringern oder aufheben können (Funktionsverlust). Das Verständnis dieser Veränderungen ist von entscheidender Bedeutung für die menschliche Gesundheit und die Behandlung von Krankheiten.

LoGoFunc schließt eine entscheidende Lücke in den bestehenden Werkzeugen. Co-Seniorautor Yuval Itan, PhD, außerordentlicher Professor für Genetik und Genomwissenschaften am Icahn Mount Sinai, betont: „Die derzeit verfügbaren Werkzeuge können nicht zwischen Funktionsgewinn und Funktionsverlust unterscheiden. Dies ist wichtig, da diese Varianten die Proteinaktivität unterschiedlich beeinflussen und somit den Krankheitsverlauf prägen.“

Nutzung von maschinellem Lernen für Präzision

LoGoFunc nutzt die Leistungsfähigkeit von maschinellem Lernen, trainiert mit einer umfassenden Datenbank bekannter pathogener Gain-of-Function- und Loss-of-Function-Mutationen aus der wissenschaftlichen Literatur. Das Besondere daran ist die Berücksichtigung einer Vielzahl biologischer Merkmale, darunter Daten aus Proteinstrukturen, die mit AlphaFold2 vorhergesagt wurden, und Netzwerkmerkmale, die menschliche Proteininteraktionen widerspiegeln.

In umfangreichen Tests mit Datensätzen der Human Gene Mutation Database und ClinVar zeigte LoGoFunc eine bemerkenswerte Genauigkeit bei der Vorhersage von Funktionsgewinn-, Funktionsverlust- und neutralen Varianten. Diese Genauigkeit macht LoGoFunc zu einem leistungsstarken Werkzeug in der genetischen Forschung und Analyse.

„Über die personalisierte Medizin hinaus“, sagt Avner Schlessinger, Ph.D., Professor für Pharmakologische Wissenschaften und stellvertretender Direktor des Mount Sinai Center for Therapeutics Discovery und Co-Senior-Korrespondenzautor, „hat LoGoFunc Auswirkungen auf die Arzneimittelforschung, die genetische Beratung und die Beschleunigung der Genforschung. Seine Zugänglichkeit fördert die Zusammenarbeit und bietet einen umfassenden Überblick über die Auswirkungen von Varianten im gesamten menschlichen Genom.“

Den Weg für die Präzisionsmedizin ebnen

Am spannendsten ist wohl das unbestreitbare Potenzial von LoGoFunc im Bereich der Präzisionsmedizin. Es eröffnet die Möglichkeit von Behandlungen, die auf die genetische Ausstattung eines Individuums zugeschnitten sind und könnte die Gesundheitslandschaft revolutionieren.

Die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass diese Ergebnisse zwar einen bedeutenden Fortschritt darstellen, ihre Übertragung in die klinische Anwendung aber weitere Validierung und Integration mit anderen medizinischen Informationen erfordert. Kontinuierliche Validierungsbemühungen sind entscheidend, um verlässliche Ergebnisse zu gewährleisten.

Eine Brücke in die Zukunft

Da die Menge an genetischen Daten weiterhin rasant zunimmt, werden die Fähigkeiten von LoGoFunc verfeinert und sein Anwendungsbereich erweitert. Dieses Engagement für die Evolution macht das Tool zu einem entscheidenden Element bei der Entschlüsselung der funktionellen Konsequenzen genetischer Variationen.

David Stein, Doktorand am Icahn Mount Sinai und Erstautor der Studie, unterstreicht die Bedeutung des Tools: „Indem es Wissenslücken schließt, verbessert das Tool unser Verständnis genetischer Variationen, die zu Krankheiten beitragen, und ebnet so den Weg für personalisierte Behandlungsstrategien und die Entwicklung neuer Medikamente. Wir sind überzeugt, dass LoGoFunc ein leistungsstarkes Werkzeug zur Entschlüsselung der funktionellen Konsequenzen genetischer Variationen sein wird. Obwohl sein Anwendungspotenzial enorm ist, werden laufende Validierungsbemühungen seine praktische Relevanz sicherstellen.“