St. Ученые детской исследовательской больницы Джуда разработали интегрированную высокопроизводительную систему, чтобы лучше понять и, возможно, управлять экспрессией генов для лечения таких заболеваний, как серповидноклеточная анемия и бета-талассемия. Результаты исследования опубликованы сегодня в журнале Nature Genetics .

Исследователи использовали систему, чтобы идентифицировать десятки регуляторных элементов ДНК, которые действуют вместе, чтобы управлять переключением от эмбриональной экспрессии гемоглобина к взрослой. Этот метод также можно использовать для изучения других заболеваний, связанных с регуляцией генов.

Регуляторные элементы, также называемые генетическими переключателями, разбросаны по некодирующим областям ДНК. Эти области не кодируют гены и составляют около 98% генома. У элементов есть множество названий – энхансер, репрессор, инсулятор и др. – но конкретные гены, которые они регулируют, как регуляторные элементы действуют вместе, и ответы на другие вопросы остаются неясными.

Без высокопроизводительной системы определение ключевых регулирующих элементов часто происходит очень медленно »

Юн Ченг, доктор философии, автор исследования, отдел гематологии, Детская исследовательская больница Св. Иуды

Митчелл Вайс, доктор медицины, доктор философии, кафедра гематологии, является соавтором-корреспондентом.

«Например, несмотря на десятилетия исследований, было идентифицировано менее половины регуляторных элементов и связанных генетических вариантов, которые определяют уровни гемоглобина плода», – сказал Ченг.

Прецизионное редактирование предоставляет ключевые подробности о регуляции экспрессии генов

Новая система сочетает в себе алгоритмы биоинформатического прогнозирования и инструмент редактирования базового аденина с тестами для измерения того, как редактирование базового гена влияет на экспрессию генов. Базовое редактирование работает более точно, чем традиционные инструменты редактирования генов, такие как CRISPR / Cas9, путем изменения одной буквы в четырехбуквенном алфавите ДНК с высокой эффективностью без создания больших вставок или удалений.

Исследователи использовали базовый редактор ABEmax для внесения 10 156 конкретных изменений в 307 регуляторных элементов, которые, как было предсказано, влияют на экспрессию гемоглобина плода. Выражение может изменять тяжесть нарушений гемоглобина, таких как серповидно-клеточная анемия. Изменения изменили основания ДНК аденин и тимин на гуанин и цитозин. В центре внимания исследования были регуляторные элементы в генах BCL11A, MYB-HBS1L, KLF1 и бета-подобных генах глобина.

Используя этот подход, ученые подтвердили несколько известных регуляторных элементов экспрессии гемоглобина плода и определили множество новых.