Новая технология картирует, где и как клетки читают свой геном
Новое исследование, опубликованное в Nature, сообщает, что технология пространственной омики (spatial omics) может использоваться для одновременного картирования того, как гены включаются и выключаются, и как они экспрессируются в разных областях тканей и органов. Эта усовершенствованная технология, разработанная исследователями из Йельского университета и Каролинского института, может пролить свет на развитие тканей, а также на определенные заболевания и их лечение.
Почти все клетки тела имеют один и тот же набор генов и в принципе могут стать любым типом клеток. Клетки отличаются тем, как используются гены в нашей ДНК. В последние годы пространственная омика позволила глубже понять, как клетки читают геном в определенных местах тканей. Теперь исследователи усовершенствовали эту технологию, чтобы расширить знания о развитии тканей и возникновении различных заболеваний.
Ключевая часть исследования — способность ученых пространственно картировать одновременно два важнейших компонента нашего генетического устройства: эпигеном и транскриптом. Эпигеном контролирует механизмы переключения, которые включают и выключают гены в отдельных клетках, тогда как транскриптом — это результат этой экспрессии генов, делающий каждую клетку уникальной.
Можно одновременно детектировать вход и выход
Эпигеном можно представить как электрощит. Вы можете щелкать выключателями, но если вы не видите, загорается ли свет, ваша информация ограничена. Пространственно картировав и эпигеном, и транскриптом, исследователи разработали технологию, в которой можно детектировать и вход (включение или выключение гена), и выход (экспрессию гена) в одном и том же срезе ткани. Эта новая технология дает беспрецедентное понимание регуляции генов в конкретных местах ткани.
Для этого исследования ученые адаптировали и объединили свои ранее разработанные методы картирования эпигенома и транскриптома и применили их к мозгу мышей и ткани человеческого мозга.
«Теперь, когда мы можем объединить эти два подхода, мы видим как механизмы того, как гены включаются и выключаются, так и результат», — говорит Гонсалу Каштелу-Бранку, профессор кафедры медицинской биохимии и биофизики Каролинского института и один из авторов-корреспондентов. «Это привело нас к неожиданным наблюдениям, которые дают дальнейшее понимание того, как эти процессы регулируются в разных областях ткани и способствуют различной судьбе клеток».
Развитие области персонализированной медицины
Эта работа может приблизить исследователей к пониманию потенциальных генетических мишеней для лекарственной терапии и помочь развитию области персонализированной медицины.
«В будущем с помощью этой технологии мы сможем по-настоящему понять у каждого отдельного пациента, как гены, способствующие развитию рака, и гены-супрессоры опухолей регулируются эпигенетическими механизмами», — говорит Ронг Фан, профессор Йельского университета и последний автор статьи. «Вся область эпигенетической терапии только зарождается, но я думаю, что наша технология потенциально может способствовать открытию эпигенетических лекарств».