System o dużej przepustowości może regulować ekspresję genów w leczeniu anemii sierpowatej, beta-talasemii

Naukowcy ze Szpitala Dziecięcego St. Jude opracowali zintegrowany, wysokoprzepustowy system, aby lepiej zrozumieć i prawdopodobnie manipulować ekspresją genów w celu leczenia zaburzeń, takich jak anemia sierpowata i beta-talasemia. Badania ukazały się dzisiaj w czasopiśmie Nature Genetics.

Naukowcy wykorzystali system do zidentyfikowania dziesiątek elementów regulatorowych DNA, które współpracują ze sobą, aby regulować przejście od ekspresji hemoglobiny płodowej do ekspresji u dorosłych. Metodę można również wykorzystać do badania innych chorób, które obejmują regulację genów.

Elementy regulatorowe, zwane również przełącznikami genetycznymi, są rozproszone po niekodujących regionach DNA. Regiony te nie kodują genów i stanowią około 98% genomu. Pozycje mają różne nazwy – wzmacniacz, inhibitor, bufor i inne – ale specyficzne geny, które je regulują, sposób współdziałania elementów regulacyjnych i odpowiedzi na inne pytania nie były jasne.

Bez systemu o dużej przepustowości identyfikacja kluczowych elementów organizacyjnych jest często bardzo powolna. ”

Dr Yongqing, autor-korespondent badania, Departments of Hematology, St. Jude Children’s Research Hospital

Mitchell Weiss, dr n. Med., Kierownik katedry hematologii, współautor.

„Na przykład, pomimo dziesięcioleci badań, zidentyfikowano mniej niż połowę elementów regulatorowych i powiązanych wariantów genetycznych, które reprezentują poziomy hemoglobiny płodowej” – powiedział Cheng.

Dokładna edycja zapewnia podstawowe informacje na temat Regulacja ekspresji genów

Nowy system łączy algorytmy przewidywania bioinformatyki i narzędzie do edycji zasad adeninowych z testami mierzącymi, jak istotna edycja genów wpływa na ekspresję genów. Edycja bazy działa dokładniej niż tradycyjne narzędzia do edycji genów, takie jak CRISPR / Cas9, zmieniając pojedynczą literę w czteroliterowym alfabecie DNA z wysoką wydajnością bez tworzenia większych wstawek lub delecji.

Naukowcy wykorzystali edytor bazowy ABEmax do wykonania 10156 specyficznych modyfikacji 307 elementów regulatorowych, które miały wpływać na ekspresję hemoglobiny płodowej. Ekspresja może modulować nasilenie zaburzeń hemoglobiny, takich jak niedokrwistość sierpowata. Zmiany zmieniły podstawy DNA: adeninę i tyminę na guaninę i cytozynę. Badanie koncentrowało się na elementach regulatorowych w genach BCL11A, MYB-HBS1L i KLF1 oraz genach globiny podobnej do beta.

Korzystając z tego podejścia, naukowcy dokonali walidacji kilku znanych elementów regulatorowych ekspresji hemoglobiny płodowej i zidentyfikowali wiele nowych.