Новый метод секвенирования может дать более четкую картину того, как гены митохондрий "электростанции" превращают сахар в энергию в человеческих клетках, формируют унаследованный риск диабета, сердечных заболеваний и рака у каждого человека, согласно исследованию, проведенному в Медицинской школе Икана на горе Синай и опубликованному на этой неделе в журнале Nucleic Acids Research.
Новый мощный инструмент может помочь исследователям лучше объяснить, почему одни люди болеют, а другие – нет, несмотря на то, что они того же возраста и веса, или имеют одинаковые вредные привычки (e.грамм. курение). Исследователи давно пытались определить эти риски, изучая диету и вариации ядерных генов, унаследованных от обоих родителей. Эти анализы не учитывают различия в митохондриальных генах (мтДНК), втором типе ДНК в каждой клетке, которые мы наследуем от наших матерей.
Исследования последних лет показали, что неправильное производство энергии митохондриями может вызвать несколько заболеваний. Определение вклада вариаций мтДНК в риск заболевания человека осложняется гетероплазмией, когда ДНК в разных наборах митохондрий во многих клетках случайным образом изменяется с течением времени, что приводит к немного разному коду ДНК и, таким образом, к разному генетическому компоненту риска.
В исследовании Mount Sinai была разработана технология секвенирования под названием Mseek, которая впервые помогла точно идентифицировать гетероплазмию в мтДНК человека. Предыдущим усилиям в этом направлении препятствовало очень небольшое количество мтДНК в каждой клетке. Исследования документально подтвердили гетероплазмию, но ни одно не подтвердило ее окончательно на уровне отдельных клеток.
"Исследователи изо всех сил пытались секвенировать мтДНК точно и рентабельно," сказал Рави Сачиданандам, доктор философии, доцент, онкологические науки, Медицинская школа Икан на горе Синай. "Разработанный нами метод позволит нам идентифицировать дисфункцию митохондрий и сделает мтДНК полезным биомаркером, а также потенциальной терапевтической мишенью при раке и многих наследственных заболеваниях."
Доктор. Сачиданандам сказал, что новая технология демонстрирует беспрецедентную чувствительность, специфичность и глубину секвенирования. Он также имеет возможность получать мтДНК высокой степени чистоты и обнаруживать различные версии кода или вариантов мтДНК.
Метод Mseek использует ферменты для очистки митохондриальной ДНК путем удаления ядерной ДНК, оставляя чистую митохондриальную ДНК для секвенирования. Применяя Mseek к нескольким клеточным линиям, исследователи определили мтДНК "отпечатки пальцев" в каждой ячейке образца. Кроме того, они установили, что гетероплазмия стабильно поддерживается на уровне одной клетки в течение нескольких делений путем отслеживания вариантов мтДНК.
"Мы предположили, что гетероплазмия может быть стабилизирована за счет межклеточного обмена мтДНК," сказал Сачиданандам. "Наши результаты продемонстрировали, что обмен мтДНК возможен, и гетероплазмия может стабильно поддерживаться с помощью этого механизма. Этот метод может предоставить новую платформу для исследования особенностей гетероплазмии в нормальном и болезненном состоянии, а в будущем механизм обмена может быть использован в качестве лечения, которое нацелено на плохую мтДНК и обменивает ее на хорошую мтДНК."