Stimuliuodami makrofagus – baltųjų kraujo ląstelių tipą – su biologiniais veiksniais, imituojančiais infekciją, tyrėjai atskleidė genetinius sudėtingų ligų, tokių kaip uždegiminė žarnyno liga (IBD), genetiniams varikliams atlikti viename didžiausių tokio pobūdžio tyrimų.
Paskelbta Gamtos ryšiai„Wellcome Sanger“ instituto mokslininkai atskleidžia įžvalgos apie tai, kaip mūsų genai daro įtaką bendrų ligų išsivystymo rizikai, tiriant imunines ląsteles, kurias suaktyvino 24 dirgikliai, imituojantys realaus gyvenimo sąlygas.
Rezultatai leido gauti didelį duomenų rinkinį, žinomą kaip „Macromap“, kuris pateikia naują genetinio poveikio žemėlapį imuninėse ląstelėse. Rezultatai taip pat sudaro kelią būsimiems tyrimams, kuriais siekiama realistiškiau ir reprezentatyviau ištirti genus tam tikruose ligos kontekstuose.
Manoma, kad daugelis genetinių variantų – DNR keitimas, susijęs su liga, daro įtaką genų įjungimo ar išjungimo sričiai. Tačiau šių pokyčių dažnai trūksta dabartinėse duomenų bazėse, kurios apibūdina genetinius skirtumus, turinčius įtakos genų ekspresijai. Viena to priežastis yra todėl, kad tyrimuose dažnai naudojamos „poilsio“ ląstelės.
Tai reiškia, kad ląstelės nebuvo suaktyvintos skirtingais dirgikliais, pavyzdžiui, bakterinėmis ar virusinėmis infekcijomis. Tai nesuteikia viso genų aktyvumo vaizdo, kai ląstelės suaktyvinamos normalios imuninio atsako metu.
Naujame tyrime Sangerio instituto tyrėjai siekė suprasti, kaip genetiniai skirtumai tarp žmonių veikia imuninės ląstelių tipo, vadinamo makrofagu, elgesiu, kai stimuliuojami skirtingos sąlygos ir streso veiksniai. Makrofagai yra baltųjų kraujo ląstelių forma, atsakinga už kenksmingų medžiagų ar ląstelių šiukšlių apvaisinimą ir virškinimą.
Pirma, tyrėjai naudojo žmogaus sukeltas pluripotentines kamienines ląsteles (IPSC), tai yra ląstelės, paimtos iš suaugusiųjų audinių, kurie gali būti užprogramuoti taip, kad taptų daugybe skirtingų ląstelių tipų. Jie paėmė šias kamienines ląsteles iš 209 sveikų žmonių ir pavertė jas makrofagais.
Tada, norėdami ištirti, kaip genai elgiasi skirtingomis sąlygomis, jie suaktyvino makrofagus su 24 skirtingais dirgikliais, kurie sukelia imuninį atsaką ir imuninę infekciją bei uždegimą. Šie dirgikliai apima tokius komponentus kaip virusinė mimika, bakteriniai elementai ir imuninės signalizacijos molekulės.
Tada jie surinko RNR iš ląstelių iš šešių ir 24 valandų po stimuliacijos, kad išmatuotų genų ekspresiją, kad pamatytų, kurie genai buvo įjungti arba išjungti reaguojant į kiekvieną stimulą.
Iš tyrimo pagamintas didelio masto duomenų rinkinys, vadinamas „Macromap“, atskleidė, kad daugelis genų ir ligų ryšių buvo matomi tik po stimuliacijos.
Jie rado 1 955 atvejus, kai genų aktyvumas sutapo su genetiniais variantais, susijusiais su liga, ir daugiau nei pusė jų – 51% – būtų praleista naudojant nestimuliuotas ląsteles. Pavyzdžiui, nustatyta, kad genetinis variantas, susijęs su vainikinių arterijų liga, padidina geno, vadinamo CTSA, aktyvumą, tačiau tik tada, kai makrofagai buvo stimuliuojami uždegiminiais signalais.
Papildomame tyrime, kuris taip pat yra „Macromap“ projekto dalis ir paskelbta Gamtos ryšiaita pati komanda žiūrėjo į RNR sujungimą – procesą, kai ląstelės pjaustomos ir pertvarkomos RNR, tai yra DNR instrukcijos, kad būtų gaminami baltymai.
Tyrėjai siekė suprasti, kaip genai buvo sujungti pagal tuos pačius 24 dirgiklius ir kaip žmonių genetiniai skirtumai turėjo įtakos sujungimo modeliams.
Jie nustatė, kad daugiau nei 5000 genų pakeitė jų susiuvimo modelius, kai makrofagai buvo suaktyvinti dirgikliais ir kad genetiniai rizikos veiksniai, susiję su autoimuninėmis ligomis, buvo susieti su sujungimo skirtumais.
Buvo nustatyta, kad vienas genetinis pokytis padidina retą geno, vadinamo PTPN2, naudojimą, kuris paprastai padeda kontroliuoti uždegimą, todėl siūloma, kad šis pokytis gali padidinti IBD išsivystymo riziką.
Kartu šie tyrimai pabrėžia genų tyrimo svarbą tinkamame biologiniame kontekste. Tyrėjai pamatė, kad daugelis su liga susijusių genetinių poveikių yra nematomi ramybės ląstelėse, todėl būsimi tyrimai gali vis labiau sutelkti dėmesį į dinamines ar stimuliuojamas ląsteles, kad būtų galima atskleisti visą vaizdą, kaip genai daro įtaką sveikatai ir ligoms.
Atskleidžiant, kaip tam tikri genai tampa aktyvūs tik imuninės reakcijos metu, šis tyrimas taip pat gali informuoti apie gydymo tyrimus, tokius kaip RNR terapija, kurie siūlo naują požiūrį į ligas, kurias sunku gydyti tradiciniais vaistais.