Австралийские ученые нашли связь между мусорной ДНК и болезнью Альцгеймера

Многие люди привыкли думать, что ДНК состоит исключительно из генов, которые определяют нашу внешность, влияют на поведение и обеспечивают правильную работу организма. Однако на самом деле гены составляют лишь крошечную часть нашего генетического материала, около двух процентов. Остальные 98 процентов долгое время называли «мусорной» ДНК, считая ее бесполезной, но именно там находятся важные регуляторные элементы, решающие, когда и насколько активно должны включаться гены.

Ученые из Университета Нового Южного Уэльса совершили прорыв, обнаружив скрытые переключатели в этой ранее неизученной части генома. Они сосредоточили свое внимание на астроцитах — специальных вспомогательных клетках мозга, которые поддерживают нейроны и, как известно, играют роль в развитии болезни Альцгеймера. Исследователям удалось найти конкретные участки ДНК, влияющие на функционирование этих клеток.

В ходе экспериментов специалисты проверили около тысячи потенциальных регуляторных областей, называемых энхансерами, в человеческих астроцитах, выращенных в лаборатории. Это короткие отрезки ДНК, способные управлять генами на большом расстоянии. Для работы применили технологию CRISPRi, позволяющую временно отключать определенные участки без их физического повреждения, в сочетании с секвенированием РНК для отслеживания активности генов в отдельных клетках.

Ведущий автор исследования доктор Николь Грин пояснила суть процесса: «Мы использовали CRISPRi, чтобы отключить потенциальные энхансеры в астроцитах и посмотреть, изменится ли экспрессия генов». Если изменения происходили, это означало, что функциональный переключатель найден. В итоге из тысячи кандидатов подтвердилось около 150 реальных переключателей, причем значительная их часть контролирует гены, непосредственно связанные с болезнью Альцгеймера.

Такое резкое сужение круга поиска с тысячи до полутора сотен кандидатов существенно упрощает задачу генетикам. Профессор Ирина Войнягу, руководившая работой, отметила важность создания каталога таких участков. По ее словам, часто причины заболеваний, включая гипертонию, диабет или нейродегенеративные расстройства, кроются не в самих генах, а в промежутках между ними. «Мы пока не говорим о терапии. Но вы не сможете разработать лекарство, если сначала не поймете схему проводки», — подчеркнула она.

Полученные данные уже начали использовать для обучения компьютерных моделей. Это поможет искусственному интеллекту быстрее и точнее предсказывать, какие именно участки ДНК являются переключателями, экономя годы лабораторной работы. Кроме того, открытие открывает путь к точечной генной терапии, когда в будущем можно будет управлять активностью генов в конкретных клетках мозга, не затрагивая нейроны и другие ткани.