В эпигеноме кроется секрет разнообразия: только эта модификация ДНК позволяет создавать множество различных типов клеток или тканей в нашем теле – и делает значимые предложения из наших генных букв. Этот „второй код » теперь впервые наметил международный консорциум. В 20 публикациях они дают ценные новые знания, которые проливают свет на то, как работает наше наследие, а также на то, как развиваются некоторые заболевания.

Все наши клетки несут один и тот же наследственный материал, но в зависимости от ткани и типа клеток каждая из них активна и считывается. Это регулируется с помощью так называемого эпигенома-модификаций ДНК, которые блокируют считывание в определенных местах. Это может быть сделано путем накопления метильных групп, а также путем свертывания ДНК и упаковки наследственного материала с помощью белков оболочки.

Родословная типов клеток

Однако до сих пор не хватало обширного картирования, показывающего, какие эпигенетические модификации типичны для каких тканей и типов клеток. Для проекта исследователи проанализировали эпигеном 111 различных типов клеток и тканей. Среди них были как клетки из тела взрослого человека, так и незрелые ткани из эмбрионов и стволовые клетки из оплодотворенных яйцеклеток.

Эта инвентаризация показывает, как происхождение и окружающая среда клеток влияют на их эпигеном, а также на то, как эпигеном управляет их развитием. „Эти 111 справочных карт эпигенома в принципе предоставляют нам словарь, который поможет нам расшифровать сегменты ДНК в разных типах клеток и тканей», — объясняет Бинг Рен из Калифорнийского университета в Сан-Диего, который участвует в нескольких публикациях. „Эти карты похожи на снимки, показывающие геном человека в действии»“

Происхождение 

Среди прочего, картирование показало, что происхождение и уровень развития клеток играют определяющую роль в их эпигеноме. Это приводит к тому, что даже клетки в одной и той же ткани или органе могут нести различную эпигенетическую модификацию своего наследственного материала, сообщают исследователи. Например, кроветворные стволовые клетки в костном мозге мало похожи на зрелые клетки крови, в среде которых они находятся, но для этого очень сильно напоминают эмбриональные стволовые клетки.

Эпителиальные клетки из железистой ткани женской молочной железы, в свою очередь, имеют больше эпигенетических параллелей с клетками кожи, чем с остальной тканью молочной железы. Используя это сходство, исследователи смогли собрать целую родословную клеточных линий в нашем организме-таким образом, почти раскрывая эпигенетическое родство тканей.

Рак: помощь в поиске первичной опухоли

Кроме того, картирование эпигенома дало ценную информацию о развитии раковых опухолей. Потому что, как выяснили Шамиль Суняев из Бригама и женской больницы в Бостоне и его коллеги, „упаковка“ ДНК в опухолевых клетках показывает, из какой нормальной ткани когда-то возникли эти вырожденные клетки.

Это может особенно помочь пациентам, у которых, хотя и обнаруживаются метастазы, первичная опухоль, из которой они произошли, не может быть найдена. В конце концов, это относится к двум-пяти процентам случаев рака, как сообщают исследователи. Если вы знаете происхождение метастазов,то также можно лучше определить наиболее эффективную терапию.

Товарищ по наследству

Проект также дает представление о том, как эпигеном создает индивидуальное сочетание признаков ребенка из наследственных копий родителей. „Около 30 процентов набора генов, который мы несем, читается по-разному в тканях в зависимости от того, от какого родителя мы унаследовали этот вариант“, — объясняет Рен. Таким образом, эпигеном играет существенную роль и в наследственности.

Наряду с другими новыми открытиями, это сопоставление эпигенома дает уникальные и важные сведения о том, как работает наше наследственное имущество. „Мы ожидаем, что наши результаты будут способствовать исследованиям во всех отраслях биологии млекопитающих, а также предоставят ценную информацию для изучения большинства заболеваний человека, не в последнюю очередь рака“, — констатирует Рен. Из-за большой важности этой вехи 20 публикаций были размещены в свободном доступе в Интернете на собственной платформе.