Ученые разработали новый инструмент скрининга, чтобы выяснить, как генетические изменения влияют на активность генов и могут привести к таким заболеваниям, как рак, аутоиммунитет, нейродегенерация и сердечно-сосудистые заболевания. Этот новый инструмент позволяет исследовать тысячи мутаций ДНК, выявленных в ходе генетических исследований, в одном эксперименте, что способствует разработке передовых методов диагностики и лечения.
Метод, получивший название scSNV-seq, позволяет исследователям быстро оценить влияние тысяч генетических изменений в клетках, которые никогда ранее не подвергались скринингу, напрямую связывая эти изменения с тем, как работают те же самые клетки. Это дает комплексное представление, позволяющее исследователям точно определить мутации, которые способствуют заболеванию. Это даст важную информацию для разработки таргетной терапии.
В новом исследовании , опубликованном в журнале Genome Biology , исследователи из Wellcome Sanger Institute и их сотрудники из Open Targets и Европейского института биоинформатики EMBL (EMBL-EBI) применили scSNV-seq к гену рака крови JAK1.
Методика точно оценила влияние мутаций JAK1, впервые обнаружив, что определенные мутации вызывают циклический цикл фенотипа «на полпути» между различными состояниями. При предыдущих подходах это невозможно.
Этот метод предназначен для демонстрации универсальности в отношении типов клеток , включая трудно поддающиеся культивированию первичные клетки, такие как Т-клетки и нейроны, полученные из стволовых клеток, а также различные методы редактирования, такие как базовое редактирование и простое редактирование. При широкомасштабном применении scSNV-seq может изменить понимание генетических изменений, вызывающих рак, и расшифровать генетический риск болезни Альцгеймера, артрита, диабета и других сложных заболеваний.
Достижения в области генетики человека в сочетании с растущей доступностью технологий секвенирования ДНК позволили выявить сотни тысяч генетических вариантов, связанных с болезнями, число которых увеличивается с ошеломляющей скоростью. Тем не менее, инструменты для их интерпретации отстают, иногда полагаясь на утомительные ручные процессы.
При использовании передовых инструментов редактирования генов для внесения определенных генетических мутаций и современных методов скрининга трудно отличить клетки, в которых редактирование не сработало, от тех, в которых оно успешно внесло безвредное изменение, не влияя на поведение клетки.
Исследователи из Wellcome Sanger Institute и их коллеги решили решить эту проблему с помощью новой методики скрининга scSNV-seq, которая напрямую связывает специфическую генетическую информацию в генотипе клетки с ее генной активностью . Команда проверила эффективность scSNV-seq, изменив определенные основания ДНК в гене JAK1, который связан с воспалением и раком, чтобы изучить их влияние на поведение клеток.
Они продемонстрировали, что scSNV-seq может точно классифицировать различные типы генетических изменений на три категории: доброкачественные, вызывающие потерю функции и изменяющие функцию. Они показали, что определенные мутации вызывают цикличность промежуточного фенотипа между различными состояниями — наблюдение, невозможное при существующих подходах.
Доктор Сара Купер, первый автор исследования в Институте Wellcome Sanger, сказала: «В эпоху, когда скорость открытия генетических вариантов превышает нашу способность интерпретировать их эффекты, scSNV-seq заполняет большой пробел в изучении сложных клеток, таких как T клеток и нейронов. Мы уже используем его, чтобы пролить свет на влияние вариантов риска болезней Альцгеймера и Паркинсона на клетки мозга».
Доктор Эндрю Бассетт, старший автор исследования в Институте Wellcome Sanger, сказал: «Наша методика способна напрямую связать эффекты мутаций с поведением клетки, выявляя последующие воздействия, которые одни только предыдущие технологии не могут обеспечить. выявление причинных генетических мутаций, которые позволят лучше диагностировать и углублять наше молекулярное понимание болезней, открывая путь к более целенаправленному и эффективному лечению».
