Ученые расшифровали геном ближайшего беспозвоночного родственника человека

Botryllus schlosseri — небольшое морское существо, способное регенерировать всё тело только из кровеносных сосудов. Исследователи из Стэнфорда надеются, что расшифровка его генома приведет к прогрессу в регенеративной и трансплантационной медицине для людей.

Несмотря на внешние различия, Botryllus schlosseri является ближайшим живущим беспозвоночным родственником человека. Ученые из Стэнфорда секвенировали его геном, состоящий из 580 миллионов пар оснований (для сравнения, человеческий геном содержит более 3 миллиардов).

Исследование показало, что Botryllus — полезная беспозвоночная модель для изучения генетики человека, особенно в контексте эволюции иммунитета и регенерации, опосредованной стволовыми клетками.

Ключевые открытия:

• Сходство с человеком: При сравнении генов, вовлеченных в различные человеческие болезни (сердца, глаз, рак), в геноме Botryllus найдено гораздо больше гомологичных генов, чем у десятка других обычно используемых в исследованиях беспозвоночных.
• Кровеносная система: Вероятно, Botryllus — первое беспозвоночное, у которого сосудистая система существует в том же контексте, что и человеческая кровеносная система (кровяные клетки перемещаются по сосудам).
• Гены стволовых клеток: Из 20 генов, кодирующих гемопоэтические стволовые клетки человека (способные к самообновлению и дифференцировке), 14 также экспрессируются в клетках, выделенных из ниши стволовых клеток Botryllus.

"Все тело может регенерировать только из сосудистой системы: сердце, пищеварительная система, сложные ткани. И это происходит относительно быстро, вероятно, с использованием стволовых клеток. Теперь, когда у нас есть геном, мы можем попытаться понять механизм, стоящий за этим", — говорит Аелет Возкобойник, ведущий автор исследования.

Значение для трансплантологии

Когда две генетически различные колонии Botryllus соприкасаются, они либо сращивают кровеносные сосуды в единый организм, либо отторгают друг друга. При слиянии стволовые клетки из каждой колонии начинают циркулировать по объединенной сети и конкурировать. Часто клетки одного "партнера" "побеждают", и вся новая ткань в сросшейся колонии растет на основе генетического кода "победителя".

Этот процесс аналогичен аллогенной трансплантации у людей (когда пациент получает ткань или клетки от неидентичного донора). Изучение генетической основы этого взаимодействия у Botryllus может помочь улучшить успешность трансплантаций у людей.

Методологический прорыв

Сложный геном Botryllus потребовал разработки нового метода секвенирования, который дает исключительно длинные и точные последовательности ДНК. В отличие от стандартных методов, он позволяет получать индивидуальные результаты с каждой хромосомы в паре, что может сыграть критическую роль в изучении человеческих болезней, возникающих из-за разных версий генов на парных хромосомах.

Исследование опубликовано в рецензируемом журнале eLIFE.