Ученые узнали, как геном на раннем этапе развития формирует органы человека
Каким образом геном человека регулирует формирование жизненноважных органов здоровыми или больными выяснила группа ученых из Манчестерского университета, результаты исследования опубликовал 6 августа журнал Nature Communications.
Органогенез — ключевая фаза, когда ткани и органы тела впервые собираются из рудиментарных клеток-предшественников. У человеческих эмбрионов это критический период в течение 5-8 недель беременности, когда нарушение может привести к серьезным порокам развития.
Около 30 000 генов человека, примерно 2% ДНК, содержат код для создания каждого белка в каждой из наших клеток, и состоят из химических единиц, называемых основаниями. Остальную часть ДНК — 98% нашего генома ученые не принимали в расчет, как «мусор».
А между тем некодирующая ДНК хранит секреты управления идеальным порядком включения и выключения каждого гена. И это объясняет, как один геном может создавать ткани различных органов.
На этом этапе жизненно важно обеспечить включение только правильных генов в каждом отдельном месте.
Небольшое количество исследований нескольких изолированных тканей, таких как зачаток конечности, черепно-лицевые отростки, поджелудочная железа или мозг разграничивают регуляторные элементы непосредственно во время органогенеза человека. Однако большинство органов остаются неизученными.
При нарушениях развития ткани часто подвергаются совместному воздействию. А о таком важном факторе, как паттерны регуляции, развернутые в тканях, включая как активацию, так и подавление, пока ничего не известно.
Для некодирующих мутаций, влияющих на органогенез (либо при нарушениях развития, либо при заболеваниях более позднего возраста, таких как диабет 2 типа, где присутствует эмбриональный вклад), логично, что мутации расположены в регуляторных областях генома, которые активны после имплантации человеческих эмбрионов.
Чтобы восполнить пробелы в этой области, исследователи построили полные карты регуляции генома, интегрированные с транскрипцией (перенос генетической информации с ДНК на РНК) в ходе органогенеза человека. Что в настоящее время недостижимо при анализе отдельных клеток.
Ученые исследовали тринадцать различных типов органов и тканей во время органогенеза человека, чтобы построить эти карты. Оценка некодирующего генома очень сложна: миллионы редких вариантов возвращаются после полногеномного секвенирования (WGS) у каждого человека, в то время как только один может быть патогенным.
В результате прямого изучения эмбриональной ткани человека ученые открыли загадочные регуляторные области и паттерны регуляции между органами. Эти данные дополняют текущие международные проекты, такие как Атлас клеток человека, и обеспечивают более высокое разрешение нормативной информации и глубину информации о последовательности.
Более того, комплексный анализ, проведенный исследователями, устанавливает структуру для определения приоритетов и интерпретации вариантов, связанных с заболеванием, обнаруженным WGS, и обеспечивает четкие пути к пониманию основных механизмов органогенеза.
