Загадка 98%: ученые взломали код «мусорной ДНК», связанной с болезнью Альцгеймера
Исследователи обнаружили, что некодирующие участки ДНК содержат мощные регуляторные переключатели, управляющие генами в клетках мозга, связанных с развитием болезни Альцгеймера
Short Summary
Учёные из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW Sydney) идентифицировали функциональные регуляторные элементы (энхансеры) в так называемой «мусорной ДНК», которые контролируют активность генов в астроцитах — вспомогательных клетках мозга, играющих ключевую роль в болезни Альцгеймера. Используя комбинацию технологии CRISPRi и секвенирования РНК единичных клеток, исследователи протестировали почти 1000 потенциальных энхансеров и подтвердили, что около 150 из них действительно влияют на экспрессию генов. Значительная часть этих функциональных переключателей регулирует гены, уже известные своей связью с риском развития болезни Альцгеймера.
Это исследование впервые в таком масштабе проводит функциональный скрининг энхансеров именно в клетках мозга человека. Оно решает важную проблему: большинство генетических вариантов, ассоциированных со сложными заболеваниями, включая Альцгеймер, находятся не в кодирующих генах (2% генома), а в некодирующих областях (98%). Теперь, имея каталог из примерно 150 подтверждённых энхансеров в астроцитах, учёные сузили область поиска для понимания генетических основ болезни. Полученные данные уже используются командой DeepMind от Google для тестирования и улучшения их модели искусственного интеллекта AlphaGenome, предсказывающей функцию энхансеров.
Открытие предоставляет «схему подключения» для понимания регуляции генов в астроцитах, что является необходимым фундаментальным шагом для будущей разработки терапевтических стратегий. Поскольку многие энхансеры активны только в определённых типах клеток, их таргетирование потенциально может позволить тонко регулировать экспрессию генов именно в астроцитах, не затрагивая нейроны. Хотя до клинического применения ещё далеко, успех уже одобренной генной терапии серповидноклеточной анемии, нацеленной на клеточно-специфичный энхансер, показывает перспективность этого подхода для прецизионной медицины.
Функциональные энхансеры в «мусорной ДНК»
Экспериментально подтверждено, что около 150 из почти 1000 тестируемых участков некодирующей ДНК являются активными регуляторными переключателями (энхансерами), управляющими генами в астроцитах человека
Связь с болезнью Альцгеймера
Значительная часть обнаруженных функциональных энхансеров контролирует гены, чья роль в развитии болезни Альцгеймера уже известна, что объясняет, почему многие генетические факторы риска находятся вне кодирующих генов
Основа для ИИ и прецизионной медицины
Созданный уникальный набор данных используется для обучения и тестирования моделей искусственного интеллекта (например, AlphaGenome от DeepMind) для предсказания функции энхансеров, а также открывает путь к разработке клеточно-специфичных методов регуляции генов
Первый масштабный скрининг в клетках мозга
Исследование является первым столь масштабным применением CRISPRi-скрининга энхансеров именно в клетках мозга человека, закладывая методологическую основу для аналогичных работ с другими типами клеток
Text generated using AI
