當(dāng)一些基因共同調(diào)節(jié)某個單一性狀時，它們通常以一個較大的基因簇或者網(wǎng)絡(luò)一起工作。在研究單個基因是如何影響性狀時，如果能夠?qū)⒒虼鼗蛘呔W(wǎng)絡(luò)納入?yún)⒖挤懂?，那么就可以避免錯誤地提高單個基因的重要程度。

在過去的20多年中，我們曾確定了許多簡單疾病的“主效”基因，認(rèn)為它們多是單基因疾病和寡基因疾病，單一致病基因的作用顯著，在家系中的傳遞模式簡單，符合孟德爾遺傳規(guī)律。然而，近年來越來越多的復(fù)雜疾病出現(xiàn)在我們身邊，例如精神分裂癥、糖尿病、癌癥等等。它們大多數(shù)由眾多因素共同作用發(fā)生，如多個基因、一個基因的多個突變、環(huán)境以及未知的隨機(jī)因素，遺傳模式更加復(fù)雜。在普通人群中發(fā)病率較高，極大的影響了人類健康。研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜疾病的性狀受到多基因的相互作用影響。全基因組關(guān)聯(lián)分析（Genome-wide association study）僅能夠解析單個SNP位點對疾病易感性的貢獻(xiàn)，單純依靠這一策略并不能在尋找復(fù)雜疾病的病因上得到根本性的突破?；蚝突虻南嗷プ饔每赡苁菑?fù)雜疾病致病的主要因素之一。針對這一點，科學(xué)家們已經(jīng)提出了一些檢驗基因相互作用的算法，包括懲罰logistic回歸模型、多因子降維，集合關(guān)聯(lián)法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林法等。

來自瑞典烏普薩拉大學(xué)的研究學(xué)者們通過對數(shù)千種酵母細(xì)胞展開詳細(xì)分析，為我們展現(xiàn)了利用基因網(wǎng)絡(luò)的互作方式來更精準(zhǔn)的預(yù)測表型的可能性。

這一研究進(jìn)展發(fā)表于2017年2月27日的Nature Genetics雜志上。Örjan Carlborg和同事們從實驗室和葡萄園獲得4390株酵母分離株，通過分析它們的基因型和表型數(shù)據(jù)來評估遺傳相互作用的復(fù)雜性狀變異，由此提出了酵母菌基因之間普遍存在的互作網(wǎng)絡(luò)模型。

如今，得益于先進(jìn)的測序技術(shù)，一個人的全部基因組在幾天之內(nèi)便可繪制完畢。在當(dāng)下的后基因組時代，基因研究的瓶頸已不再是尋找個體間DNA差異的問題。而是確定這些數(shù)以百萬計的差異是如何影響單個細(xì)胞或整個生物體的功能，以及這些影響作用是如何發(fā)生的。

生物公司可以提供DNA為基礎(chǔ)的族譜分析服務(wù)，例如尋人、親子鑒定。然而未來我們希望根據(jù)基因預(yù)測個人機(jī)體的各種特性，例如定制個性化治療方案，給予健康生活指導(dǎo)。本研究的負(fù)責(zé)人高級講師Örjan Carlborg的博士學(xué)生，也是本文章的第一作者Simon Forsberg說道。

研究人員對來自數(shù)千種不同基因的酵母細(xì)胞的DNA和特征進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)果表明，基因互作是一種較為常見的工作形式。在知道了這些基因是如何合作以后，這些信息就可以用來更好的理解各種基因在調(diào)節(jié)性狀中誰起主導(dǎo)作用，誰起協(xié)助作用，從而從遺傳組成中預(yù)測單個酵母細(xì)胞的各種特性。

Carlborg說，沒有哪個遺傳學(xué)家會認(rèn)為某個基因突變在不同人身上結(jié)果都肯定一樣。這就是為什么我們要從大量的實驗中獲取數(shù)據(jù)來搞清楚某某基因的重要程度。我們希望通過我們的方法和思路，來幫助其他人以更好的方式分析和解釋人類、植物和動物的基因研究結(jié)果。倘若我們不考慮基因的互作，就可能造成一些疾病治療中的錯誤結(jié)論，例如利用DNA信息預(yù)測某人患有某種高風(fēng)險疾病或某種藥物會對其產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，等等。

Forsberg提及，事實上，現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，基因確實是網(wǎng)絡(luò)集成化工作的。它們中的一些成員承擔(dān)了許多其它基因的“調(diào)節(jié)開關(guān)”，當(dāng)它們“關(guān)閉”時，網(wǎng)絡(luò)中的其它基因的突變對研究對象的性狀沒有影響。因此這些開關(guān)基因作用的觀察就完全依賴于網(wǎng)絡(luò)中的其他基因。而某些特定的突變會對它們的功能造成巨大的改變，使它們無法與網(wǎng)絡(luò)中的其他基因取得聯(lián)系。研究結(jié)果表明，在很多案例中，僅通過將各個基因的功能總結(jié)起來是很難預(yù)測細(xì)胞或者人體表現(xiàn)型的。