Расшифрован геном хорька: ключ к респираторным заболеваниям

Международная группа исследователей получила черновую последовательность генома хорька, что может стать значительным шагом в изучении гриппа, муковисцидоза и других болезней человека. Затем последовательность использовали для анализа того, как грипп и муковисцидоз влияют на респираторные ткани на клеточном уровне.

Проект финансировался Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID, NIH) и координировался Майклом Катце и Синься Пэн из Вашингтонского университета в Сиэтле, а также Федерикой Ди Пальма и Джессикой Алфолди из Broad Institute MIT и Гарварда.

Хорьки давно считаются лучшей животной моделью для изучения ряда человеческих болезней, особенно гриппа, поскольку штаммы, поражающие людей, также заражают хорьков, и инфекция распространяется между ними аналогично человеческой передаче.

В исследовании учёные из Broad Institute под руководством Ди Пальма и Алфолди сначала секвенировали и аннотировали геном домашнего хорька (Mustela putorius furo). Затем они сотрудничали с группой Катце в последующем анализе с помощью техники транскриптомного анализа. Этот метод идентифицирует всю РНК, производимую (транскрибируемую) из активированных участков генома в определённый момент времени, что позволяет увидеть реакцию клеток хорька на заражение гриппом и при муковисцидозе.

Изучение гриппа

Группа Йошихиро Каваоки из Университета Висконсин-Мэдисон заразила хорьков реконструированным вирусом, вызвавшим смертельную пандемию 1918 года («испанский грипп», 25 млн жертв), и вирусом «свиного гриппа», вызвавшим пандемию 2009-2010 гг.

Образцы из трахеи и лёгких животных собирали на 1, 3 и 8 день инфекции для транскриптомного анализа. Команда Катце обнаружила, что два вируса по-разному влияли на трахею и лёгкие:

• Вирус 1918 года вызвал выраженный транскрипционный ответ в трахее уже на первый день, который сохранялся до 8 дня.
• Штамм 2009 года вызвал ответ, который начинался медленно и постепенно нарастал, достигая пика на 8 день.

В лёгких транскрипция генов, вызванная обоими вирусами, была примерно одинаковой, но отличалась от реакции в трахее. Это сравнение показывает, что ответ хозяина на эти вирусы различается в первую очередь в трахее, что может объяснять течение инфекции.

Модель муковисцидоза

Группа Джона Энгельхардта из Университета Айовы создала генетически модифицированного хорька с «выключенным» геном трансмембранного регулятора муковисцидоза (CFTR). Дефекты этого гена ответственны за это наследственное заболевание, которым страдает 30 000 американцев.

Транскриптомный анализ таких хорьков показал, что изменения в экспрессии генов видны уже в первый день жизни и значительно усиливаются в последующие 15 дней. Эти изменения очень похожи на наблюдаемые у людей, что указывает на начало патологических процессов, ведущих к повреждению лёгких, в самом раннем возрасте.

Значение исследования

Транскриптомные ответы, наблюдаемые в исследованиях как гриппа, так и муковисцидоза, очень напоминают человеческие. Это говорит о том, что модели на хорьках помогут понять не только эти болезни, но и более широкий спектр заболеваний, включая сердечные расстройства и диабет.

Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology.