Vai epigenoma rediģēšana varētu novērst attīstības traucējumus?
Izmantojot jauna veida gēnu inženierijas rīku, ko sauc par epigenoma rediģēšanu pelēm, zinātnieki ir atjaunojuši smadzeņu attīstības pārkāpumus, kas rodas no gēnu mutācijas.
Epigenoma rediģēšana ir veids, kā mainīt gēnu izpausmi vai lasīšanu, nemainot to pamatā esošo DNS kodu.
Komanda no Džona Hopkinsa universitātes Baltimorā, MD, vadīja Dabas komunikācijas pētījums, kas koncentrējas uz proteīnu C11orf46.
Viens no pētījuma atbilstošajiem autoriem ir Dr Atsushi Kamiya, kurš ir Džona Hopkinsa universitātes Medicīnas skolas psihiatrijas un uzvedības zinātņu asociētais profesors.
Cilvēkiem mutācijas DNS sadaļā, kas satur C11orf46 gēns var izraisīt WAGR sindromu, ģenētisku stāvokli, kas var izraisīt intelektuālo invaliditāti un sabojāt daudzas ķermeņa sistēmas.
Pētnieki atklāja, ka C11orf46 vada corpus callosum attīstību, kas ir sarežģīts nervu šķiedru saišķis, kas savieno smadzeņu labo un kreiso pusi.
Ja korpuss nav pareizi izveidots, tas var izraisīt smadzeņu attīstības traucējumus, piemēram, autismu, un intelektuālās invaliditātes veidu, kas var rasties WAGR sindroma gadījumā.
Gēnu apklusināšana
Vēl viens WAGR sindroma nosaukums ir 11p13 hromosomas delēcijas sindroms, jo mutācijas, kas to izraisa, ietver DNS izdzēšanu noteiktā hromosomas reģionā. C11orf46 gēns atrodas šajā reģionā.
Lai pētītu trūkstošā C11orf46 proteīna ietekmi, pētnieki apklusināja tā kodēšanas gēnu pelēm.
Tā vietā, lai tieši izdzēstu gēnu, viņi samazināja tā ekspresiju, izmantojot epigenoma rediģēšanas rīku.
Izmantojot šo rīku, zinātnieki var mainīt DNS hromatīna iepakojumu, nevis pašu DNS kodu.
Šīs izmaiņas apgrūtina šūnas DNS lasītājus lasīt olbaltumvielu DNS kodu, kā rezultātā šūna to ražo mazāk.
Komanda atklāja, ka pelēm, kas ražoja mazāk C11orf46 olbaltumvielu, smadzenēs neizdevās pareizi attīstīt korpuss. Smadzeņu darbības traucējumi ir līdzīgi tiem, kas rodas WAGR sindroma gadījumā.
Epigenome rediģēšana atjaunoja aksonu apvienošanu
Kad pētnieki rūpīgāk apskatīja, viņi atklāja, ka pelēm, kas ražo mazāk C11orf46 olbaltumvielu, bija augstāka izteiksme gēnā, kas ražo citu olbaltumvielu, ko sauc par Semaphorin 6A.
Semaforīnam 6A ir galvenā loma, vadot neironu aksonu augšanas virzienu jaunattīstības smadzenēs.
Veicot turpmāku epigenoma rediģēšanu, kas izmainīja ar to saistītā gēna izpausmi, SEMA6A, pētnieki spēja samazināt Semaforin 6A pelēm un atjaunot neironu aksonu saišķošanu, kas līdzinās normālajām pelēm.
“RNS vadīta epigenetiskā rediģēšana Sema6a gēnu veicinātāji, izmantojot dCas9-SunTag sistēmu ar C11orf46 saistīšanos, normalizēja SEMA6A ekspresiju un izglāba transkallozālo diskontaktivitāti, izmantojot represīvo hromatīna pārveidošanu, ko veic SETDB1 repressoru komplekss, ”raksta autori.
Pētnieki secina, ka pētījums parāda, kā precīza hromatīna epigenētiskā rediģēšana var mainīt agrīnās labās un kreisās smadzeņu saiknes attīstību.
"Lai gan šis darbs ir agrs, šie atklājumi liecina, ka mēs, iespējams, varēsim izstrādāt turpmākas epigenoma rediģēšanas terapijas, kas varētu palīdzēt pārveidot smadzeņu neironu savienojumus un varbūt novērst smadzeņu attīstības traucējumu rašanos."
Dr Atsushi Kamiya
