Новый подход к изучению роли ДНК неандертальцев в процессе развития

Исследование показывает, как двойное ДНК-кодирование может помочь улучшить диагностику грибковых инфекций

Протоколы, позволяющие трансформировать индуцированные человеком линии плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) в органоиды, изменили способ изучения ученых процессов развития и позволили им расшифровать взаимодействие между генами и образованием тканей, особенно для органов, в которых первичная ткань отсутствует. доступный. Грей Кэмп, глава Группы по разработке сетчатки и органоидов IOB, и его коллеги применили эту технологию для изучения влияния ДНК неандертальцев на развитие во время работы в Институте эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге, Германия. Результаты опубликованы в журнале Stem Cell Reports.

«Человеческие стволовые клетки в культуре могут самоорганизовываться в сложные трехмерные структуры, которые напоминают сетчатку, мозг, печень, кишечник или другие развивающиеся органы. Это захватывающий новый путь к пониманию болезней человека во многих системах органов. IOB мы используем органоидные технологии, чтобы понять и смоделировать заболевания сетчатки, а также протестировать наши терапевтические разработки – некоторые из них адаптированы к болезни пациента », – говорит Грей Кэмп.

В работе, которая сейчас опубликована в Stem Cell Reports, команда использовала индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) для отслеживания РНК, полученной из неандертальцев, в процессах развития. Протоколы, которые позволяют трансформировать линии ИПСК в органоиды, изменили способ изучения учеными процессов развития и позволили им расшифровать взаимодействие между генами и образованием тканей, особенно для органов, для которых первичная ткань недоступна.

Использование линий ИПСК для изучения функций архаичной ДНК человека – неосвоенный, но очень интересный подход. Никто никогда не мог понять, какую роль играет ДНК неандертальцев в процессе развития »

Серый Кэмп, старший автор

Исследования показали, что около 2% геномов современных людей за пределами Африки состоят из ДНК неандертальцев. Эта архаичная ДНК – результат спаривания двух групп десятки тысяч лет назад.

В новом исследовании команда использовала ресурсы инициативы Human Induced Pluripotent Stem Cells Initiative (HipSci), международного консорциума, который предоставляет данные и клеточные линии для исследований. Почти все данные и линии клеток в HipSci принадлежат людям британского и североевропейского происхождения. Исследователи проанализировали этот ресурс клеточной линии на предмет содержания в ней ДНК неандертальцев и аннотировали функциональные варианты неандертальцев для каждой клеточной линии.

«Некоторые аллели неандертальцев имеют относительно высокую частоту в этой популяции», – объясняет Грей Кэмп. «По этой причине этот ресурс ИПСК содержит определенные гены, гомозиготные по аллелям неандертальцев, включая гены, связанные с цветом кожи и волос, которые широко распространены у европейцев»

Команда Грея Кэмпа использовала четыре клеточные линии для создания органоидов мозга и сгенерировала данные секвенирования одноклеточной РНК для анализа их клеточного состава. Они показали, что эти транскриптомные данные могут быть использованы для отслеживания РНК неандертальского происхождения через процессы развития. «Это экспериментальное исследование, показывающее, что вы можете использовать эти ресурсы для изучения активности ДНК неандертальцев в процессе развития», – говорит Кэмп. «Настоящая проблема будет заключаться в увеличении количества линий в одном эксперименте, но это уже становится возможным»

Грей Кэмп отмечает, что это исследование может быть расширено для изучения других древних человеческих популяций, включая денисовцев, чьи гены присутствуют в основном в популяциях Океании. Его команда также планирует продолжить изучение аллелей неандертальцев с использованием HipSci и других ресурсов. «Органоиды могут быть использованы для изучения ряда различных процессов развития и фенотипов, контролируемых ДНК неандертальцев, в том числе кишечного тракта и пищеварения, когнитивных функций и нервной функции, а также иммунного ответа на патогены», – заключает он

.

Источник:

Институт молекулярной и клинической офтальмологии Базеля (IOB)

Ссылка на журнал:

Dannemann, М., и др. (2020) Ресурсы стволовых клеток человека вторгаются в функции ДНК неандертальцев. Отчеты о стволовых клетках. doi.org/10.1016/j.stemcr.2020.05.018.

Source link