Новата генетска карта ги открива тајните на развојот на ембрионот

Пред повеќе од 20 години, по завршувањето на проектот за мапирање на човечкиот геном, беа секвенционирани 20.000 човечки гени. Сепак, разбирањето како сложените организми се развиваат од основните генетски инструкции останува главен предизвик за научниците. Одговорите на овие прашања се клучни за разбирање како болестите можат да се развијат во најраните фази од животот.

Тим истражувачи од Универзитетот во Калифорнија, Сан Диего, предводени од научниците Ребека Грин и Карен Оегема, постигнаа значителен напредок користејќи едноставен модел организам познат како Caenorhabditis elegans (C. elegans), мал цилиндричен црв долг еден милиметар, пишува Phys.org.

Овој организам е идеален за истражување бидејќи многу аспекти од неговиот ран развој се слични на оние на луѓето. Резултатите од 10-годишното истражување на тимот беа објавени во списанието Cell како дел од сеопфатниот „генетски преглед“.

– Со карактеризирање на многу од овие слабо разбрани гени во едноставен модел на организам, можеме да научиме што прават тие во посложени системи како луѓето – вели Ребека Грин, авторка на трудот.

Тој додава дека многу од анализираните гени се присутни кај луѓето, а мутациите на многу од нив се поврзани со нарушувања во развојот на човекот. Истражувачите развија софистициран автоматизиран систем за профилирање на функцијата на гените потребни за ембриогенеза, процес во кој оплодената јајце клетка, која започнува како една клетка, се развива во организам со различни ткива како што се кожата, дигестивниот тракт, неврони и мускули.

Тие користеа специјална техника на сликање, позната како четиридимензионална слика со време-лапс, за да ја следат функцијата на секој ген во текот на сите фази на ембрионалниот развој.

Користејќи технологија позната како „компјутерска визија“, тимот следел различни аспекти на развојот, вклучувајќи го и бројот на клетки во секое ткиво, како и масата, положбата и обликот на ткивата во организмот во развој. Оваа напредна технологија овозможува следење на развојот во реално време, обезбедувајќи детални увиди кои претходно не беа можни. Интересно е тоа што оваа технологија им овозможува на научниците да видат како се развива ембрионот на начин кој претходно не бил возможен, што е револуционерно за ова поле на истражување.

За да ја разберат функцијата на речиси 500 гени важни за развојот на ембрионот, истражувачите ја блокираа функцијата на секој ген поединечно. Ова им овозможи да ги групираат гените според нивните улоги. Ребека Грин го спореди овој процес со автоматско препознавање на лицето, каде сликите со слични карактеристики се групирани заедно. Со анализа на речиси 7.000 филмови на ембриогенеза, тимот успеа да идентификува специфични улоги за гените, како што се оние потребни за формирање на мускулите или кожата.

Карен Оегема, главен автор на трудот, истакна дека откриле важни функции за многу гени кои претходно се сметале за ирелевантни.

– Покажуваме дека нашиот пристап правилно ги класифицира функциите на познатите гени, ги идентификува функциите за слабо познатите гени и ги опишува новите односи меѓу гените и биолошките патишта – рече Оегема.

Ова откритие би можело да го промени начинот на кој ги разбираме основните биолошки процеси и генетските нарушувања.

Еден од најзначајните резултати од ова истражување е PhenoBank, нова онлајн база на податоци која ги содржи сите информации собрани во текот на истражувањето. Истражувачите сега работат на завршување на анализата на сите 2.000 гени на C. elegans поврзани со ембриогенезата.

– Широк интерес лежи во пристапот развиен за да се реши веројатно најпредизвикувачкиот проблем во биологијата: како една клетка со геном што содржи приближно 20.000 гени може да изгради цел организам – рече професорот Десаи.

Овој пристап може да отвори нови можности за истражување и третман на различни генетски нарушувања.