Gesundheit

Die „Shooting stars“, die während der Zell-Entwicklung Auswirkungen Risiko für Krankheit: Unterschiede in der Genexpression, die auftreten, wenn Zellen entwickeln, die möglicherweise Auswirkungen auf Reife Zellen und das Risiko für die Krankheit

Flüchtige Unterschiede in der Genexpression zwischen Individuen, die auftreten, an verschiedenen Punkten in der Zeit während der cell Entwicklung für Konsequenzen haben kann auf die ultimative Risiko für die Krankheit in Reifen Geweben und Zelltypen.

In einer neuen Studie, veröffentlicht in dieser Woche in der Wissenschaft, Forscher von der University of Chicago und der Johns Hopkins University Analysierte RNA-Sequenz-Daten von Zeit 16 Punkte in menschliche Stammzellen, wie Sie entwickelt in kardiomyozyten oder Herz-Muskel-Zellen. In dem Prozess, die Sie identifiziert Hunderte von expression quantitative trait loci (eQTLs), DNA-Abschnitte, die im Zusammenhang mit unterschieden in der Genexpression zwischen Individuen.

Diese Unterschiede in, wie Gene ausgedrückt werden kann, haben funktionelle Bedeutung und vielleicht sogar erklären unterschiedlichem Risiko für Krankheiten. Da viele dieser Unterschiede in der expression auftreten, bei mittleren Punkte während der Entwicklung, jedoch können die Wissenschaftler nicht sehen, wie Sie durch das Studium nur die ausgewachsenen, voll entwickelten Geweben.

„Die Verbände sind wie Sternschnuppen“, sagte Yoav Gilad, PhD, Leiter der Genetischen Medizin bei UChicago und senior-Autor der Studie. „Sie scheinen an einem Punkt und nie wieder während der Entwicklung, und Sie könnte tatsächlich wichtig sein, um den Phänotyp der Reifen Gewebe und vielleicht sogar Krankheit. Aber es sei denn, Sie studieren jene bestimmten Zelltypen zu einem bestimmten Zeitpunkt, wirst du Sie nie sehen.“

Das Projekt war eine Zusammenarbeit zwischen Gilad ‚ s lab bei UChicago und das Labor von Alexis Kampf, PhD, Associate Professor für Biomedizinische Technik an der Johns Hopkins University. Sie begann mit pluripotenten Stammzellen, eine Art von künstlichen Stammzellen können, werden überredet, in das Wachstum in vielen verschiedenen Zelltypen. Für diese Studie wurden die Zellen differenzieren sich in kardiomyozyten, die primären Vertragspartner Muskelzellen im Herzen.

Die Forscher abgetastet RNA aus den Zellen, die einmal pro Tag über 16 Tage, wie Sie entwickelt in kardiomyozyten. Dieses erlaubt Ihnen, zu Messen Genexpression jeden Tag in Zelltypen, die waren nicht wirklich der Anfang Stammzellen und nicht wirklich ausgereift die Zellen des Herzens entweder. Anstatt eine Momentaufnahme der Genaktivität, indem Stichproben von Erwachsenen Geweben, Sie waren in der Lage, um zu sehen, 16 zusätzliche snapshots führende bis zu diesem Zeitpunkt als gut.

Die flüchtigen Unterschiede, die auftreten, während der Entwicklung könnte erklären helfen, Unterschiede im Risiko für komplexe Krankheiten wie Krebs, Herzerkrankungen oder diabetes, die nicht verursacht durch eine einzelne genetische mutation. Stattdessen werden diese komplexen Erkrankungen sind wahrscheinlich verursacht durch Dutzende, wenn nicht Hunderte, subtile genetische Mutationen kombiniert mit Interaktionen mit der Umwelt und dem lebensstil. Auf Ihre eigenen, diese kleinen Veränderungen wirken sich nicht auf Ihre Allgemeine Gesundheit, aber zusammen können Sie erhöhen das Risiko für bestimmte Krankheiten. Die neue Forschung zeigt, dass diese kleinen genetischen Unterschiede könnten Auswirkungen der gen-expression an vielen Punkten entlang der Strecke.

„Wir denken, dass viele der relevanten molekularen Veränderungen, die letztlich erklären Sie Ihr Risiko-Profil nicht auftreten, in Ihrem Reifen Geweben des Herzens, der Leber oder der Bauchspeicheldrüse, die wir probieren können von Erwachsenen. Sie sind wahrscheinlich auftretenden irgendwo viel früher.“

Der Prozess der Entnahme von Stammzellen von einer person, überreden Sie Sie in verschiedene Arten von Reifen Zellen,–, während in regelmäßigen Abständen der Probenahme RNA-expression entlang der Weise-noch zeitaufwendig und teuer, so die Ergebnisse der Studie nicht sofort in eine Diagnose-tool. Aber Gilad sagt, als Wissenschaftler erfahren Sie mehr darüber, was diese „shooting star“ Unterschiede in der Genexpression bedeuten, Sie möglicherweise in der Lage, die endgültigen genetischen Signaturen verlassen Sie in Reife Gewebe. Diese Weise, wenn Sie sah in ein bestimmtes Muster im Genom, zum Beispiel, könnten Sie wissen, es bedeutete, dass es war ein bestimmter Ausdruck auf einen bestimmten Tag der Entwicklung, das für die jeweiligen Zelltypen.

„Wir können jetzt glaube in einer anderen dimension,“ Gilad sagte. „Statt einen Menschen-und sampling-alles, was Sie sehen vor Ihnen, wissen wir jetzt, es ist eine Geschichte, wie wir hierher gekommen sind, und einige dieser Unterschiede nicht mehr zu beobachten.“