Категория: Сегодня и завтра
Поздравляем В.Ю.Макеева и его команду с публикацией статьи в Nature
A promoter-level mammalian expression atlas. Nature 507, 462–470 (27 March 2014), авторы: The FANTOM Consortium and the RIKEN...
Пресса: RIKEN Reuters Harvard School of Public Health The scientist Karolinska Institute (Швеция) Neuroscience Campus (Нидерланды) FBK (Италия) SBS (Австралия) GenomeWeb The University of Edinburgh AlphaGalileo
газета.ru Российская газета Компьютерра Элементы.ру STRF.ru Эхо Москвы
Вечная молодость Живая планета Экспресс-новости Alfa News Рязанский городской сайт Business Press Joinfo (Новости Украины) Newsland Огонек
Проект FANTOM5 - публикует первый в мире атлас экспрессии генов в различных типах клеток человека.
Проект FANTOM5 проливает свет на то как фантастическое разнообразие типов клеток, составляющих человеческий организм, закодировано в геноме
27 марта 2014.
Консорциум FANTOM5, координируемый Институтом физико-химических исследований (RIKEN), Япония, публикует результаты своей более чем пятилетней работы по созданию первой исчерпывающей карты генов, работающих в различных клетках организма человека. Это исследование впервые позволяет получить целостное представление о сложных механизмах, управляющих работой конкретных генов, благодаря чему складываются отличительные черты множества типов клеток, составляющих человеческий организм. Результаты исследования помогут понять, почему изменения в геноме приводят к наследственным заболеваниям, и найдут свое приложение в областях персонализированной терапии и регенеративной медицины.
После нескольких лет совместных усилий по систематическому анализу работы генов во всех типах клеток и тканей человека консорциум FANTOM публикует сегодня (26.03.14) серию научных статей, включая две ключевые публикации в журнале Nature и 16 сопутствующих работ в 10 различных журналах (ref. 1,2,3).
Статьи, опубликованные в журнале Nature, описывают полногеномные карты местоположения коротких сегментов ДНК генома человека, определяющих работу генов, так называемых промоторов и энхансеров, и их специфическую активность в различных типах клеток и тканей. Вместе с результатами других исследований, проведенных консорциумом FANTOM5, эти данные впервые позволяют получить целостный взгляд на структуру сложной сети молекулярных взаимодействий, регулирующей процессы чтения генетической информации в различных типах клеток.
Проект FANTOM (от английского Functional Annotation of Mammalian Genomes, функциональная аннотация генома млекопитающих) – начат в 2000 году по инициативе японского института физико-химических исследований RIKEN. Первоначальной целью проекта было создание полного каталога генов человека при помощи оригинальной технологии получения кДНК (http://fantom.gsc.riken.jp/). Сегодня, на пятом этапе проекта (FANTOM5), в нем участвууют более 250 ученых из 114 лабораторий в 20 странах мира, специализирующихся в области клеточной биологии и биоинформатики, и являющихся соавторами 18 публикаций, выходящих сегодня в свет.
Экспериментальный подход основывается на технологии CAGE (анализ экспрессии генов путем захвата за кэп), разработанной в RIKEN в 90х годах (ref. 4). Исследователи выявили более 180,000 промоторов и 44,000 энхансеров в более чем 180 типах первичных клеток человека и продемонстрировали, что большинство этих регуляторных районов задействованы исключительно в определенных типах клеток “Мы являемся многоклеточными организмами, включающими по крайней мере 400 типов клеток. Это замечательное разнообразие типов клеток позволяет нам видет, думать, слышать, двигаться и сопротивляться инфекциям при этом вся эта информация закодирована в геноме, одном и том же у всех клеток. Различия между клетками состоят в том, какую именно часть генома они используют, например, в клетках мозга используются гены, которые не используются в клетках печени, и поэтому мозг и печень работают по-разному. В рамках проекта FANTOM5 мы впервые систематически выяснили, какие именно гены используются практически в каждой из клеток человеческого тела, и какие участки генома управляют в каждой из этих клеток тем, какие гены используются, а какие нет” сказал доктор Алистер Форрест (Dr. Alistair Forrest), научный координатор проекта FANTOM5.
В отличие от других геномных проектов исследования, проведенные консорциумом, были сконцентрированы на нормальных клетках организма (так называемых “первичных клетках”), а не на клетках, принадлежащих клеточным линиям (обычно претерпевшим раковую трансформацию). “В рамках проекта мы приняли решение сфокусироваться на нормальных первичных клетках и тканях. Хотя с клеточными линиями легче работать, они не являются хорошими моделями нормальных клеток”, отметил доктор Форрест.
Важным открытием в процессе работы было то, что при помощи той же технологии, которая использовалась для определения активности генов, можно выявить энхансеры - участки ДНК, которые непосредственно регулируют активность генов. “Мы обнаружили что наш метод более специфичен, чем альтернативные подходы, и может быть использован для анализа образцов с небольшим количестве клеток. Это открытие имеет большой потенциал, поскольку оно открывает дорогу для анализа образцов людей, страдающих различными заболеваниями, чтобы обнаружить, что пошло не так на молекулярном уровне”, подчеркнул профессор Албин Санделин (Albin Sandelin), один из координаторов проекта.
Что записано в геноме? Узнать это - основная цель консорциума с самого начала его существования. Атлас типов клеток, описывающих их отличия друг от друга на молекулярном уровне, полученный в результате работы проекта FANTOM5, - это значимое достижение на пути к целенаправленному изменению типов клеток. Созданный атлас послужит важным ресурсом для разработки широкого спектра биомедицинских технологий, которые должны лечь в основу регенеративной и персонализированной медицины в самом ближайшем будущем – пояснил генеральный директор проекта FANTOM, др. Йошихиде Хайяшизаки (Dr. Yoshihide Hayashizaki)
Омика, систематическое детальное изучение молекул, из которых состоит организм, уже принесла большое количество удивительных открытий. Однако загадка жизни до сих пор не раскрыта. Мы продолжим исследование основных молекулярных механизмов, обеспечивающих исключительное разнообразие клеток, для того чтобы получить более полное представление о биологических процессах и законах, которые могли бы найти применение в разработке более совершенных медицинских процедур – добавил доктор Хайяшизаки.
Задачей, поставленной перед российской группой исследователей, была разработка и применение вычислительных методов анализа больших массивов биологических данных, полученных в процессе работы над проектом.
“То, что человеческая клетка принадлежит к своему конкретному типу определяется тем, как считывается наследственная информация с ее генома. В свою очередь это определяется как тем, какие именно участки генома подготовлены к считыванию, так и тем, какие белки, помогающие считывать наследственную информацию, активны в данной клетке. Такие белки называются транскрипционными факторами. Наша роль в проекте заключалась в исследовании активности транскрипционных факторов и регуляторных участков генома в различных типах клеток методами биоинформатики. В результате этих исследования удалось выявить множество новых потенциальных участников регуляторных сетей и пролить свет на роль химических изменений ДНК, так называемого метилирования, в работе механизмов, ответственных за считывание конкретных генов (ref. 5)”, пояснил доктор Всеволод Юрьевич Макеев, координатор российкой группы исследователей в рамках проекта.
###
Dr. Alistair Forrest is available for interviews in English by phone or by email at:
Tel: please contact by email first to arrange a time
Email: forrest (at) gsc.riken.jp
Dr. Yoshihide Hayashizaki, Director
RIKEN Preventive Medicine and Diagnosis Innovation Program
Tel: +81-(0)45-503-9218
Email: yosihide (at) gsc.riken.jp
Всеволод Макеев, д.ф.-м.н.
Заведующий лабораторией ИОГен РАН им. Н.И. Вавилова
тел. +7 499 132 8964
Email: vsevolod.makeev (at) vigg.ru