Cercetătorii identifică elemente genetice implicate în dezvoltarea normală a inimii

Nov 9, 2020 | Cercetare, Profesional, Ştiri | 0 comments

Apariția științei genomului a oferit cercetătorilor o capacitate fără precedent de a înțelege cauzele profunde ale modului în care funcționează corpul omenesc. Justin Cotney, profesor asistent de Genetică și Științe ale Genomului la Școala de Medicină UConn, a folosit această tehnologie pentru a identifica o serie de gene implicate în dezvoltarea normală a inimii.

Studiind un set de date masiv de 125.000 de genomi ai unor pacienți, acumulați din alte studii din Baza de Date de Agregare a Genomului (gnomAD), Cotney și echipa sa au identificat un set de gene și condiții critice pentru dezvoltarea inimii. Aceste gene se confruntă cu mutații rare, determinând cercetătorii să concluzioneze că sunt importante pentru o dezvoltare sănătoasă. “Nu poți fi un om normal, sănătos, dacă se produce o mutație în aceste gene”, spune Cotney.

Inima se dezvoltă între primele patru până la opt săptămâni de dezvoltare embrionară. Cercetătorii au izolat acest interval de timp și au analizat ce părți ale genomului erau active.

Genomul conține aproximativ trei metri de ADN în nucleul de șase micrometri. Aceasta înseamnă că ADN-ul trebuie să fie strâns împachetat atunci când nu este utilizat. Cercetătorii au folosit învățarea automată pentru a determina ce secțiuni ale ADN-ului s-au desfășurat în acest interval de timp, așa cum este indicat de modificările histonei.

Echipa lui Cotney a identificat peste 100.000 de secvențe de reglare care sunt active în timpul dezvoltării inimii umane. Mai mult de 13.000 dintre acestea, în jur de 10% din total, nu au fost niciodată adnotate ca active în niciun țesut uman sau etapă de dezvoltare. Analiza lor asupra acestor elemente reglatoare și expresia genelor a implicat peste 200 de gene noi pentru dezvoltarea inimii, multe probabil implicate în defecte cardiace congenitale.

“Există încă multe lucruri pe care nu le cunoaștem despre genom”, spune Cotney.

Deoarece aceste gene sunt implicate în expresia specifică inimii, ele joacă, de asemenea, un rol cheie în dezvoltarea defectelor cardiace congenitale, unul dintre cele mai commune defecte la naștere. Alte studii ale mecanismelor genetice responsabile de defectele cardiace congenitale au evidențiat alte gene decât cele capturate de studiul lui Cotney. „Aceste gene au fost în general ignorate până în prezent, dar credem că este ceva la care oamenii ar trebui să fie atenți”, spune Cotney.

Marcând aceste elemente genetice, clinicienii care se uită la genomul pacientului cu defecte cardiace congenitale pot identifica care părți ale genomului lor sunt responsabile de o afecțiune cardiacă.

Este puțin probabil ca o singură mutație să provoace un defect cardiac congenital. Aceste gene fac parte din rețelele de expresie genică, ceea ce înseamnă că atunci când apare un defect, este probabil rezultatul mai multor mutații conexe.

În timp ce oamenii de știință au dezvoltat o bază de date bogată asupra genelor implicate în dezvoltarea craniofacială, acel tip de cunoștințe despre inimă lipsește grav, făcând munca lui Cotney o contribuție revoluționară la știință.

Cercetătorii au depus un brevet pentru descoperirile lor care pot fi utile pentru companiile care utilizează screening-ul genetic pentru a diagnostica defecte cardiace congenitale. Până acum, s-au uitat la alte gene care sunt indicatori mai puțin preciși ai problemelor de bază. „Ceea ce am găsit este destul de nou”, spune Cotney. ”Credem că o combinare a acestor gene va fi importantă în viitor pentru diagnosticul de defecte cardiace congenitale.”

Următorul pas pentru această cercetare este de a analiza populația afectată pentru a vedea dacă aceste gene au suferit mutații așa cum cercetătorii au prezis că va fi. Echipa va efectua, de asemenea, experimente care determină mutații anumitor părți ale genomului pentru a determina influența pe care o au asupra dezvoltării.

Aceste descoperiri au, de asemenea, implicații pentru cercetarea evolutivă privind inimile altor organisme, deoarece inima este unul dintre organele care evoluează cel mai rapid.

 

Sursă articol: www.medicalxpress.com