O nouă hartă genetică de referință sprijină cercetarea celulelor stem umane
O echipă condusă de ingineri biologici de la Universitatea California San Diego a realizat o hartă de referință la scară genomică, care detaliază modul în care genele individuale controlează funcțiile și identitățile celulelor stem umane.
Această resursă disponibilă publicului ar putea ajuta cercetătorii să construiască modele virtuale de celule pentru boli complexe, precum și să proiecteze tratamente specifice pentru pacienți în cazul acestor boli.
Studiul a fost publicat în revista Nature Biotechnology.
Rezultatul este un atlas de referință, oferind un mod de a verifica ce efect are perturbarea aproape oricărei gene asupra comportamentului unei celule stem, măsurat prin impactul asupra întregului său transcriptom.
Prashant Mali, autor principal al studiului, a declarat că aceasta este prima hartă la scară genomică a funcției genelor în celulele stem pluripotente induse umane, care sunt celule adulte reprogramate într-o stare similară embrionară și care pot deveni orice tip de celulă din organism, cum ar fi celule musculare, cardiace, de piele sau osoase.
O astfel de hartă de referință este necesară deoarece majoritatea funcțiilor genelor umane din aceste celule rămân un mister.
Pentru a construi această hartă de referință cuprinzătoare, echipa a utilizat tehnologia CRISPR pentru a dezactiva sistematic 11.692 de gene exprimate, una câte una, și apoi a măsurat efectul asupra transcriptomelor celulare în peste 2,5 milioane de celule individuale.
Prin compilarea acestor date, cercetătorii au grupat genele și componentele celulare în funcție de trăsăturile moleculare și funcțiile comune. Aceasta le-a permis să izoleze genele metabolice și de auto-reînnoire anterior ascunse. Harta le-a oferit posibilitatea de a descoperi regulatori celulari anterior neregistrați și de a le confirma rolurile experimental. De exemplu, au identificat o genă specifică, numită DBR1, ca fiind principalul regulator pentru editarea ARN-ului – în special, conversia adenosinei în inosină.
Echipa își imaginează că această hartă disponibilă publicului ar putea servi ca o resursă pentru a accelera cercetarea biomedicală.
„Harta pe care am generat-o funcționează ca un motor de ipoteze – este un punct de plecare pentru ceea ce face o genă dată și care gene ar merita urmărite ca ținte pentru a conduce diferențierea în stări celulare de interes”, a declarat Yesh Doctor, coautor al studiului și student la doctorat în bioinginerie în laboratorul lui Mali. „Cercetătorii o pot folosi pentru a verifica funcțiile genelor și pentru a construi ipoteze pe baza lor, fără a fi necesar să efectueze ei înșiși experimentele.”
„Suntem recunoscători pentru sprijinul NIH, în special pentru programul Bridge2AI și NHGRI”, a afirmat Mali. „Aceste screen-uri cuprinzătoare, la scară genomică, permit generarea de hărți de referință care sunt nu doar inestimabile pentru descoperirile științifice fundamentale, ci și o resursă importantă pentru alimentarea viitoarelor instrumente computaționale și AI pentru predicția genotip-fenotip, una dintre principalele direcții de cercetare în genetică.”
