诺贝尔奖得主团队构建哺乳动物免疫系统地图

利用人工智能技术，德克萨斯大学西南分校的科学家们发现了数千种可能影响小鼠免疫系统的基因突变。这项工作是一位诺贝尔奖得主寻找哺乳动物几乎所有这类变异的努力的一部分。

“这项研究确定了101个新的候选基因，超过95%的几率需要免疫，”Bruce Beutler医学博士说，他是宿主防御遗传中心(CGHD)的主任，也是本周发表在《pNAS》上的这项研究的通讯作者。“我们已经通过重建突变或去除基因来验证许多候选基因。”该软件的主要作者还包括CGHD的计算生物学家Darui Xu。

“我们开发了一款名为‘候选探索者’(Candidate Explorer, CE)的软件，它使用机器学习算法来识别可能导致免疫特征的化学突变。该软件确定了我们所诱发的任何突变都将在进一步的测试后被证实为诱因的可能性，”Beutler说。他因发现了一种重要的受体家族，这种受体能让哺乳动物迅速感知感染并引发炎症反应，而赢得了2011年诺贝尔生理学或医学奖。

“CE的目的是帮助研究人员预测与表现型(特征或功能)相关的突变是否是真正的致病突变。CE已经帮助我们鉴定了数百个在免疫中具有新功能的基因。这将提高我们对免疫系统的理解，这样我们就能找到保持免疫系统强健的新方法，也能知道它有时衰弱的原因，”德克萨斯大学西南大学免疫学和内科教授Beutler说。

他说:“CE提供了一个分数，它告诉我们，如果我们重新产生突变或敲除基因，某一特定突变-表型关联将被证实为因果关系的可能性。”

CE检查67个特征的主要遗传图谱数据，以达到估计的可能性的因果关系。对于某些突变，因果关系非常清楚;对其他人来说，则不然。随着时间的推移，该程序从实验中“学习”，在这些实验中，研究人员在一个新的谱系中重新创建突变，并验证或排除因果关系的假设。所有突变都可以通过公共知识库向科学界公开，而支持因果关系的数据可以在CGHD网站Mutagenetix上的候选探索者项目中查看。

该团队使用CE评估了超过候选资格初始统计门槛的约87000个突变/性状关联。采用流式细胞术对第三代突变小鼠循环免疫细胞进行检测。该团队报告称，在这个筛选上，候选探索者对1279个基因中的2336个突变进行了良好或优秀的性状成因筛选。

Beutler补充说，这项工作是他近10年前开始的一个研究项目的一部分，该项目旨在确定每一个可能影响小鼠免疫系统的突变。

他说:“我们现在已经研究了大约60%的基因组，并确认了参与小鼠免疫的数千个基因——其中数百个是新基因。其中绝大多数还有助于人体免疫。”

Beutler补充说，鼠和人类的基因组在基因的大小和内容上非常相似。“几乎所有鼠的基因都与人类的基因相对应，反之亦然，”他说。

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目前的研究集中于已知与免疫相关的细胞，如B细胞、T细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞的变化

Thousands of induced germline mutations affecting immune cells identified by automated meiotic mapping coupled with machine learning