Ученые ИТМО и Тартуского университета (Эстония) проанализировали эволюцию участков генома, «подозреваемых» в развитии аутоиммунных и аллергических заболеваний. Выяснилось, что изменения в геноме, которые появились в прошлом для борьбы иммунной системы с опасными инфекциями, могут вызывать такие болезни, как астма, псориаз, сахарный диабет. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. 

Всего ученые изучили 2500 полных геномов человека: в них были отобраны 535 участков (регионов или локусов) с изменениями (мутации и нарушения), которые влияют на развитие 21 аутоиммунного и аллергического заболевания. Данные о геномах предоставил биобанк Тартуского университета. Авторы проекта предположили, что регионы генома, связанные с исследуемыми болезнями, могут пересекаться с мутациями, которые несколько столетий назад помогали нам выжить — то есть находились под влиянием естественного отбора. И в современном мире эти изменения проявляют свою обратную сторону, провоцируя возникновение болезней, связанных с нарушением работы иммунной системы. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые использовали биоинформатические программы и алгоритмы. 

«Нам было важно детально просмотреть, что происходит внутри 535 регионов, не только с точки зрения актуальной структуры, но и как эта структура менялась со временем. С помощью специальных вычислительных инструментов мы буквально реконструировали ход эволюции каждого участка. Процесс можно сравнить с построением генеалогического древа. Это позволило увидеть, как именно менялись гены — нейтрально (стандартно, без значимых “изменений”) или под влиянием естественного отбора, когда определенное изменение получало резкое и масштабное распространение», – объясняет Баязит Юнусбаев, научный сотрудник химико-биологического кластера ИТМО и Тартуского университета.

В результате реконструкции участков геномов ученые обнаружили, что 30% всех «подозреваемых» регионов сформировались под влиянием естественного отбора. В других научных работах этот процент был не выше 5%. Также авторам проекта удалось определить, на какие именно клетки нужно обратить внимание при проведении экспериментов. Ученые подчеркивают, что 90% всех генетических нарушений, связанных с патологиями, — регуляторные, то есть они не затрагивают структуру белка, а изменяют работу гена в ответ на определенный стимул. Исследователи предположили, что в качестве этих стимулов могут выступать частицы и микроорганизмы, которые «производятся» как внутри человека (например, при псориазе триггером могут быть бактерии стрептококки), так и поступают из внешней среды (при астме — вирусная инфекция и пыльца). 

«Теперь мы знаем, какие участки генома надо изучить подробнее, в каких именно клетках функционируют искомые механизмы и, что очень важно, в какую среду нам нужно поместить эти клетки, чтобы эксперимент получился. Кроме того, наши результаты подсказывают научному сообществу более экологичный и безопасный способ лечения аутоиммунных и аллергических заболеваний, чем редактирование генома и блокирование элементов иммунного ответа. Вместо того, чтобы отключать те или иные важные элементы иммунной системы, в будущем следует поработать с факторами, дестабилизирующими ее и “активирующими” болезни», – заключает Баязит Юнусбаев. 

Исследование поддержано Российским фондом фундаментальных исследований и Европейским фондом регионального развития. 

 

Информация предоставлена пресс-службой Университета ИТМО

Источник фото: news.itmo.ru