Древние вирусные элементы в РНК запускают восстановление костей
Около половины человеческого генома состоит из фрагментов ДНК, происходящих от древних вирусов. Эти «транспозонные элементы» (TEs), как теперь известно, играют различные роли в модуляции экспрессии генов и развитии болезней. Международная команда под руководством исследователей из KAUST показала, что распространенный транспозонный элемент LINE-1 RNA играет положительную роль в запуске восстановления костей, с потенциальным применением для лечения остеопороза и многих других заболеваний.
Исследование опубликовано в The EMBO Journal.
«Ранее считавшиеся «мусорной ДНК», TEs полагали нерелевантными или даже вредными, — говорит исследователь Арианна Манджавакки из KAUST. — Однако сейчас открывается множество положительных ролей TEs, и наша работа по восстановлению костей добавляет новые знания в эту область».
Исследование Манджавакки и Вальерио Орландо сосредоточено на процессах старения и реакции организма на стрессоры окружающей среды. Уровни TEs увеличиваются с возрастом, но их роль в здоровье тканей плохо изучена. Предыдущая работа команды указала на связь между активностью LINE-1 RNA и здоровьем костей.
- Эксперименты на мышах: Секвенирование показало, что TEs, особенно LINE-1 RNA, временно активируются после перелома кости.
- Механизм: LINE-1 RNA активирует программу тщательно регулируемого воспаления, которое, в свою очередь, индуцирует специфический сигнальный путь для восстановления перелома.
- Исследование клеток человека: Анализ остеобластов (клеток кости) у женщин в постменопаузе с остеопорозом и здоровой контрольной группы показал, что TEs, особенно LINEs, сильно активированы в здоровых бедренных костях с высокой плотностью. При низкой плотности костей и остеопорозе экспрессия LINE была низкой.
- Ключевой эксперимент: Добавление синтетической LINE-1 RNA в культуры клеток привело к обильному и быстрому формированию костного матрикса. Клетки, полученные от пациентов с остеопорозом, были «спасены» лечением LINE-1 RNA.
«Похоже, организм человека использовал вирусные TEs для запуска воспалительной реакции на повреждение, тем самым активируя врожденную иммунную систему для восстановления костей и тканей», — говорит Вальерио Орландо.
Открытие защищено двумя патентами: один лицензирован биотех-компании Altos Labs в Калифорнии, другой — стартапу RepeatEra, основанному Орландо и Манджавакки, для проведения клинических испытаний прo-регенеративной терапии.
«Мы считаем, что этот механизм не ограничивается костной тканью. Терапии на основе синтетической LINE-1 RNA могут иметь множество применений — от восстановления роговицы до защитной косметики для кожи», — говорит Манджавакки.