Naujas atskirų chromosomų telomerų ilgio ir sekos nustatymo metodas

Naujas atskirų chromosomų telomerų ilgio ir sekos nustatymo metodas

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Kiekvienoje mūsų ląstelėje ilgos DNR grandinės yra sulankstytos į chromosomas ir padengtos apsauginėmis struktūromis, vadinamomis telomerais. Tačiau senstant telomerai trumpėja ir ilgainiui taip susilpnėja, kad atsiskleidžia mūsų chromosomos, o ląstelės miršta. Tačiau iki šiol neaišku, kada ir kaip šis sutrumpėjimas įvyksta ir ar tam tikros chromosomos yra labiau paveiktos nei kitos.

Salko instituto mokslininkai sukūrė įrankį, pavadintą Telo-seq, skirtą pakeisti telomerų senėjimo ir ligų tyrimus.

Palyginti su esamais metodais, kuriais sunku sekti ištisus telomerus ir išmatuoti tik vidutinį jų ilgį visose chromosomose, nauja technika leidžia tyrėjams nustatyti visą seką ir tikslų kiekvienos atskiros chromosomos telomerų ilgį.

Tyrėjai jau naudoja Telo-seq, kad atskleistų naują telomerų dinamiką žmonių sveikatai ir ligoms su precedento neturinčia raiška. Išvados, paskelbtos m Gamtos komunikacijos 2024 m. birželio 18 d. įkvėps daugybę naujų tyrimų ir į telomerus nukreiptos terapijos, skirtos su amžiumi susijusioms ligoms gydyti.

„Ankstesni telomerų ilgio matavimo metodai buvo mažos skiriamosios gebos ir gana netikslūs“, – sako tyrimo vyresnysis autorius Janas Karlsederis, profesorius, vyriausiasis mokslo pareigūnas ir Donaldas ir Darlene Shiley Senėjimo tyrimų katedra Salke.

„Galėjome iškelti hipotezę, kaip atskiri telomerai gali turėti įtakos senėjimui ir vėžiui, tačiau tų hipotezių patikrinti buvo tiesiog neįmanoma. Dabar galime.”

Karlsederis ir jo kolegos glaudžiai bendradarbiavo su Oxford Nanopore Technologies ekspertais, siekdami sujungti savo ilgai skaityto sekos nustatymo metodus su naujais biochemijos ir bioinformatikos metodais.

Gautas metodas prasideda kiekvieno telomero pabaigoje ir gerai seka į subtelomero sritį. Tai leidžia mokslininkams nustatyti, į kurią chromosomą jie žiūri, ir išsamiai ištirti jos telomerų struktūrą bei sudėtį.

Naudodami šią techniką, mokslininkai aprašė daugybę telomerų biologijos ypatybių, kurios anksčiau mokslininkams nebuvo prieinamos. Iki šiol jie pastebėjo, kad atskiruose žmogaus mėginiuose kiekviena chromosomų ranka gali turėti skirtingą telomerų ilgį, o šių telomerų trumpėjimo greitis gali labai skirtis.

Ši dinamika skiriasi skirtinguose to paties žmogaus audiniuose ir ląstelių tipuose, greičiausiai dėl daugelio priežasčių, įskaitant stresą ir uždegimą, paveikiantį skirtingas kūno dalis. Apskritai tai rodo, kad yra galimų chromosomų rankų specifinių veiksnių, turinčių įtakos telomerų dinamikai senėjimo ir ligų metu.

„Senėjimas yra neįtikėtinai nevienalytis procesas, kuris kiekvieną veikia skirtingai“, – sako Karlsederis. „Mus labai domina, ar senėjimo skirtumai yra susiję su skirtingu žmonių ar chromosomų telomerų trumpėjimo greičiu ir kaip galėtume tai sulėtinti, kad paskatintume sveiką senėjimą.

„Telo-seq“ taip pat gali pagerinti mūsų supratimą apie telomerų sukeliamas ligas. Daugelis telomeropatijų apima kamienines ląsteles, kurios pritrūksta telomero ilgio ir praranda gebėjimą dalytis į naujas funkcines ląsteles. Tai gali sukelti plaukų slinkimą, imuninės sistemos sutrikimus ar tam tikras vėžio formas.

„Telo-seq“ leis mokslininkams ištirti, ar šios ligos yra paveldimos šeimose, ar yra susijusios su atskiromis chromosomomis, kad būtų galima sukurti tikslingesnes intervencijas.

Nors telomerų sutrumpėjimas gali turėti pražūtingų padarinių ląstelės gyvavimo trukmei, priešingas scenarijus gali būti vienodai žalingas. Kai telomerų atstatymo mechanizmai yra pernelyg aktyvūs, ląstelės gali patekti į „nemirtingą“ būseną ir dalytis neribotą laiką, o tai sukelia vėžį.

Norėdami atstatyti pažeistą telomerą, ląstelės gali naudoti telomerazės fermentą arba kitą mechanizmą, žinomą kaip alternatyvus telomerų pailgėjimas (ALT). Telomerų ilgis ir sudėtis skirsis priklausomai nuo to, kuris priežiūros mechanizmas buvo naudojamas, tačiau iki šiol mokslininkams ar gydytojams nebuvo veiksmingo būdo tai išmatuoti.

„Naudodami Telo-seq galime greitai nustatyti, ar vėžys yra teigiamas telomerazei, ar ALT“, – sako pirmasis autorius Tobias Schmidt, Karlsederio laboratorijos doktorantas.

„Tai labai svarbu, nes ALT teigiamas vėžys dažnai yra agresyvesnis ir reikalauja kitokio gydymo metodo nei telomerazės teigiamas vėžys. Šia prasme Telo-seq galėtų būti naudojama kaip greita ir patikima diagnostikos priemonė vėžio tipams nustatyti ir labiau individualizuotam gydymui. planai“.

Be daugelio tiesioginių klinikinių pritaikymų, Karlsederis ir Schmidtas teigia, kad „Telo-seq“ didžiausias poveikis bus naujos telomerų tyrimų eros pradžia.

„Telo-seq leis mums atsakyti į klausimus apie vystymąsi, senėjimą, kamienines ląsteles ir vėžį, kurių paprasčiausiai negalėjome išspręsti ankstesniais įrankiais“, – sako Karsleder.

„Mes net nežinome, ko mums trūko, ir manau, kad dalykai, kurių dabar pradedame mokytis, iš tikrųjų yra tik ledkalnio viršūnė. Tai labai įdomus laikas telomerų mokslui.”