Команда учёных из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Университета Пенсильвании составила первый в своём роде каталог вариаций изоформ генов в развивающемся человеческом мозге. Этот уникальный набор данных предоставляет важную информацию о молекулярных механизмах нейропсихиатрических и нейроразвивающихся заболеваний, открывая путь к созданию целенаправленных терапий.
Исследование, опубликованное в журнале Science, демонстрирует, как экспрессия генов и изоформы меняются в зависимости от типа клеток и их зрелости, что помогает лучше понять, как развивается человеческий мозг.
Роль изоформ генов в развитии мозга
Каждая клетка нашего организма содержит одинаковую генетическую информацию, однако экспрессия разных белков, закодированных в мРНК, придаёт клеткам их уникальные функции. Большинство таких белков образуются в результате альтернативного сплайсинга — процесса, который особенно распространён в мозге и способствует его широкому разнообразию белков и свойств.
“”Мы знали, что регуляция изоформ — это ключевая молекулярная особенность, необходимая для понимания развития мозга и генетического риска нейропсихиатрических заболеваний,”” — отметил доктор Луис де ла Торре-Убиэта из UCLA, один из руководителей исследования.
Ранее роль альтернативного сплайсинга и разнообразие транскриптов в развивающемся мозге не были систематически изучены из-за ограничений предыдущих технологий секвенирования. Однако использование новейших технологий секвенирования позволило исследователям составить полную картину транскриптома двух ключевых областей развивающегося неокортекса: зародышевой зоны, где находятся стволовые клетки, и кортикальной пластинки, содержащей новые нейроны.
Открытие тысяч новых изоформ
Исследователи выявили 214 516 уникальных изоформ, более 70% из которых ранее не были изучены. Они также обнаружили, что изменения в экспрессии этих изоформ играют ключевую роль в нейрогенезе и дифференциации клеток, что важно для понимания созревания мозга.
Одним из ключевых открытий стало выявление тысяч переключений изоформ, которые происходят в процессе развития мозга. Эти результаты позволяют предположить, что дисрегуляция экспрессии определённых изоформ может быть механизмом, лежащим в основе нейропсихиатрических расстройств, таких как аутизм.
Значение для диагностики и терапии
Эти результаты могут оказать значительное влияние на разработку новых терапевтических методов, особенно в рамках генной терапии и лечения редких мутаций, связанных с психическими и нейроразвивающимися расстройствами. Исследование также может улучшить способность врачей к диагностике нейроразвивающихся заболеваний, так как были обнаружены тысячи генетических вариантов, которые оказались более значимыми, чем считалось ранее.
Доктор Майкл Гандал, один из соавторов исследования и практикующий психиатр, отметил, что их база данных уже используется в диагностике детей с редкими нейроразвивающимися заболеваниями в Детской больнице Филадельфии. Это помогает лучше понять генетические механизмы, лежащие в основе таких расстройств, и приблизиться к созданию целенаправленных методов лечения.
Заключение
Исследование значительно расширяет наше понимание того, как регулируются гены в процессе развития человеческого мозга, и открывает новые возможности для лечения нейропсихиатрических и нейроразвивающихся заболеваний. Открытые транскрипты могут стать ключом к созданию новых терапевтических подходов.