Улучшено понимание новой формы межклеточной коммуникации

Учёные улучшили понимание новой формы межклеточной коммуникации, основанной на внеклеточной РНК (exRNA). РНК, молекула, которая, как считалось, существует только внутри клеток, теперь известна и вне клеток, где она участвует в системе коммуникации, доставляющей сообщения по всему организму.

Для лучшего понимания этой системы Консорциум по изучению внеклеточной РНК NIH Common Funds, включающий исследователей из Медицинского колледжа Бейлора, создал ресурс exRNA Atlas — первый подробный каталог человеческих exRNA в биологических жидкостях. Также были разработаны веб-доступные вычислительные инструменты для анализа exRNA другими учёными. Исследование, опубликованное в журнале Cell, представляет первую «карту местности» для изучения потенциальной роли exRNA в здоровье и болезнях.

«Около 10 лет назад учёные начали открывать новую систему коммуникации между клетками, опосредованную exRNA. Система, по-видимому, работает как в нормальных физиологических условиях, так и при заболеваниях, например, раке», — сказал автор-корреспондент доктор Александар Милосавльевич.

Лаборатория Милосавльевича совместно с другими членами Консорциума проанализировала человеческие exRNA из 19 исследований. Оказалось, что система значительно сложнее, чем предполагалось изначально. Существующие лабораторные методы не могли воспроизводимо выделить exRNA и их носителей. Для создания первой карты этой сложной системы исследователи использовали вычислительные инструменты для деконволюции сложных экспериментальных данных.

«С помощью вычислительной деконволюции мы обнаружили шесть основных типов груза exRNA и их носителей, которые можно обнаружить в биологических жидкостях, включая сыворотку, плазму, спинномозговую жидкость, слюну и мочу», — сказал соавтор Оскар Д. Мурильо.

Носители действуют как молекулярные сосуды, перемещающие свой РНК-груз по телу. К ним относятся:

• Липопротеины (одним из основных носителей является липопротеин высокой плотности, HDL или «хороший холестерин»).
• Разнообразные мелкие частицы, содержащие белки.
• Малые везикулы.

Все они могут поглощаться клетками.

Вычислительный метод помогает выявить биологические сигналы, ранее не обнаруживаемые в отдельных исследованиях из-за естественной сложной вариативности биологической системы. Например, в исследовании с физической нагрузкой этот подход выявил различия до и после упражнений в пропорциях РНК-груза в HDL-частицах и везикулах в плазме человека.

«Упражнения увеличили долю молекул РНК, участвующих в регуляции метаболизма и функции мышц, что указывает на адаптивный ответ организма на нагрузку. Это открывает возможность того, что при других состояниях, как в здоровье, так и в болезни, вычислительный метод может выявить сигналы, имеющие физиологическое и клиническое значение», — отметил Милосавльевич.

Для помощи исследователям по всему миру вычислительный инструмент стал доступен онлайн: https://exrna-atlas.org.

«Мы предполагаем, что для понимания сложности системы коммуникации exRNA потребуется сочетание научных знаний, усовершенствованных экспериментальных методов выделения груза и носителей в биологических жидкостях и передовых вычислительных методов для деконволюции и интерпретации данных», — заключил Мурильо.