Учёные Сколтеха вместе с коллегами из Института проблем передачи информации имени А. А. Харкевича РАН, МГУ имени М. В. Ломоносова и других научных организаций сравнили, как устроен трёхмерный геном в нейронах, выращенных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, и в клетках взрослого человеческого мозга. Работа опубликована в Genome Research, о ней сообщили представители Сколтеха. Об этом сообщает сайт CNews.
Исследователи собрали и обработали свыше 300 карт 3D-генома. Они охватывают 62 человеческих и 34 мышиных образца: эмбриональные стволовые клетки, индуцированные плюрипотентные клетки, нейральные прогениторы, фетальные и постмортальные нейроны, а также клетки, дифференцированные in vitro. Пять новых карт авторы получили сами.
Выяснилось, что нейроны из индуцированных плюрипотентных клеток по свойствам хроматина ближе к предшественникам нейронов, чем к зрелым клеткам. Активные и неактивные участки генома у них разграничены резче. Границы структурных доменов содержат гены, связанные с развитием, а длинные репрессивные контакты, которые в зрелых нейронах подавляют гены на расстоянии, работают слабее. Сами домены меньше и упакованы плотнее, активность часто взаимодействующих регуляторных участков снижена.
Екатерина Храмеева, научный руководитель работы и доцент Центра био- и медицинских технологий Сколтеха, пояснила: выращенные нейроны не достигают зрелой архитектуры хроматина взрослого мозга. Они сохраняют признаки ранних стадий развития, поэтому моделировать болезни с поздним началом, например нейродегенеративные, на них ограниченно. Зато те же незрелые черты помогают изучать развитие нервной системы и регуляторные механизмы раннего онтогенеза.
Первый автор Диана Загирова, младший научный сотрудник того же центра и выпускница магистратуры Сколтеха «Науки о жизни», рассказала о базе карт 3D-генома нейрональных клеток человека и мыши, открытой для исследователей. По её словам, это дало возможность впервые системно сопоставить дифференцированные нейроны с постмортальными клетками и предшественниками. На каждом уровне такие нейроны отличаются от зрелых и сохраняют профиль предшественников, что даёт критерии для выбора модели под конкретную задачу.