16 ноября 2018

Лактазная недостаточность – расстройство пищеварения, обусловленное нарушением расщепления лактозы до глюкозы и галактозы вследствие недостаточности фермента лактазы. Лактоза содержится только в молоке млекопитающих и человека. Она способствует всасыванию в кишечнике кальция и других минеральных веществ, а также размножению благоприятных для организма кисломолочных бактерий. Активность лактазы достигает максимальных величин к моменту рождения ребенка, а затем постепенно снижается, вызывая первичную или возрастную лактазную недостаточность.

Читать далее →
26 октября 2018

Формирование осей тела эмбриона – важнейший морфогенетический процесс, начинающийся вскоре после имплантации. В данной работе ученым удалось воссоздать условия формирования осей тела in vitro. В эксперименте использовались мышиные эмбриональные стволовые клетки, которые, сформировав своеобразные агрегаты – «гаструлоиды», проходили стадии, подобные естественному процессу гаструляции.

Группа ученых во главе с Альфонсо Мартинес-Ариасом из Кембриджского университета с коллегами из университета Женевы начали эксперименты по получению гаструлоидов еще в 2014 году. При культивировании эмбриональных стволовых клеток мышей в клеточной культуре были получены группы клеток (примерно по 300 клеток), способные формировать вытянутые трехмерные структуры, которым дали название «гаструлоиды». Гаструлоиды образовывались при стимуляции гена Wnt (англ. Wingless) - одного из ключевых генов, регулирующих работу сигнального пути Wnt во время эмбриогенеза, и отвечающего за формирование билатеральной симметрии организма. Способность клеточных скоплений к самоорганизации в условиях in vitro очень заинтересовала исследователей, и они продолжили свои эксперименты.

Для понимания, какие транскрипционные программы реализуются в самоорганизующихся клетках, в своей новой работе ученые проводили секвенирование РНК, выделенной из гаструлоидов, и сравнивали полученные результаты с данными РНК-секвенирования образцов обычных мышиных эмбрионов. Через двое суток после агрегации транскриптом гаструлоидов соответствовал таковому у эпибласта мышиного эмбриона, формирующегося в утробе, на момент начала гаструляции. К 72 часу в транскриптоме гаструлоидов появились «маркеры» активации генов, участвующих в процессах формирования мезодермы, эндодермы и нейроэктодермы. Также в клетках начали активно экспрессироваться гены Hox, лежащие под контролем Wnt-сигнельного пути. Hox-гены отвечают за формирование «плана» организма: благодаря работы разных Hox-генов в разных областях тела зародыша у последнего развиваются части тела. Кроме того, были задетектированы мРНК, присутствующие обычно в клетках-предшественниках нервного гребня, сердечной ткани, а также гемопоэтических клеток. Вместе с тем, к 120 часу в группе клеток гаструлоидов была обнаружена экспрессия генов семейства Nodal. Подобная активация генов Nodal присутствовала и у обычных эмбрионов в так называемом «билатерально асимметричном» кластере клеток. Отметим, что белки Nodal отвечают за симметрию форм на ранних стадиях развития эмбрионов всех двусторонне-симметричных животных, они функционируют в мезодерме и индуцируют образование эндодермы, а также участвуют в последующей организации аксиальных структур, например, на ранней стадии эмбриогенеза в сердце и в желудке. В целом, полученные данные говорят о том, что, кроме формирования медиально-латеральной оси тела, у гаструлоидов начали появляться признаки асимметрии правой и левой сторон тела.

Однако, по словам ученых, несмотря на формирование осей тела, а также активацию экспрессии тканеспецифических генов, на морфологическом уровне у гаструлоидов не было выявлено четких производных соответствующих листков эмбриональных тканей (например, производных хорды). По мнению исследователей, то, что специализация частей тела не пошла дальше определенной точки, не удивительно, так как, для того, чтобы начал формироваться зачаток головы, нужно сайленсировать Wnt-путь и запустить другие сигнальные каскады. Тем не менее, исследователями было наглядно продемонстрировано, что гены, управляющие процессами эмбрионального развития, экспрессируются крайне согласованно даже в условиях in vitro выращивания гаструлоидов.

В дальнейшем ученые планируют использовать полученные гаструлоиды в качестве модели для исследований ранних стадий эмбрионального развития. Это достаточно удобная модель для экспериментов, поскольку гаструлоиды довольно легко получать в больших количествах. На данный момент команда исследователей из Женевского университета уже использует гаструлоиды для изучения эффектов множественных мутаций, которые трудно получить на настоящих эмбрионах мышей даже при помощи современных технологий.

Оригинал статьи

Получить скидку на генетические анализы

19 октября 2018

Скорость, с которой современные технологии позволяют прочитывать длинные последовательности ДНК, растет год от года. Вместе с тем, о синтезе нуклеотидных цепей такого сказать нельзя. Так называемое "написание" ДНК сильно отстаёт от чтения как по скорости, так и по длине синтеза последовательности. Исследователям из французской биотехнологической компании удалось "написать" последовательность ДНК в 150 пар оснований с использованием новых ферментов, близких по строению к естественным (участвующим в процессе построения молекул ДНК в живых клетках). Это можно считать настоящим прорывом, ещё буквально несколько месяцев назад максимальная длина цепи ДНК, синтезированной подобным образом, составляла порядка 50 пар нуклеотидов.

По мнению Джорджа Черча – генетика из Гарвардской медицинской школы в Бостоне – полученные результаты можно считать крупным достижением современной генетики. «Если ферментативный метод будет набирать обороты, увеличивая скорость «написания» и длину синтезированной ДНК, то можно говорить о создании целых искусственных геномов, а также об использовании записывающих устройств на основе ДНК, что, в свою очередь, откроет новую страницу в информационных технологиях». В основе ферментативных методов «написания» ДНК лежит применение полимераз (нуклеотидилтрансфераз, катализирующих синтез нуклеиновых кислот из нуклеозидтрифосфатов при использовании в качестве матрицы ДНК или РНК). Этот метод позволяет избежать ошибок, возникающих при использовании стандартной химической технологии (синтез олигонуклеотидов с использованием фосфорамидита). Несмотря на то, что коммерческие биотехнологические компании начали внедрять в практику ферментативный метод синтеза ДНК только в последние 10 лет, он оказался настолько перспективным, что на сегодняшний день уже больше половины крупных корпораций, занимающихся «написанием» ДНК, переключились на ферментативный способ.

Тем не менее, ферментативный способ еще предстоит совершенствовать. Как уже говорилось выше, большинство полимераз, участвующих в синтезе ДНК, нуждаются в матрице, на основании которой будет происходить построение новой последовательности в соответствии с принципом комплементарности. Однако, терминальная дезоксинуклеотидилтрансфераза (terminal deoxynucleotidyl transferase, TdT), проявляющая активность преимущественно в иммунных клетках, не нуждается в одноцепочечной матрице для своего функционирования. Именно TdT используется в настоящий момент в большинстве методов ферментативного синтеза ДНК. TdT синтезирует полидезоксирибонуклеотиды, состав которых определяется лишь природой и относительными концентрациями дезоксинуклеотидов, присутствующих в реакционной смеси. Иными словами, TdT в случайном порядке добавляет новые «буквы» к растущей цепи ДНК, поэтому одной из актуальных задач на пути развития ферментативного метода является разработка условий, при которых TdT будет добавлять нужный в данный момент нуклеотид. Одним из вариантов решения этой задачи является способ, аналогичный используемому в химическом синтезе, – применение протективных групп, соединенных с дезоксинуклеотидами, препятствующих присоединению к растущей цепи ДНК более одного нуклеотида за раз. Только после присоединения желаемого нуклеотида протективная группа удаляется и TdT дается возможность перейти к синтезу следующей комплементарной пары оснований. На данный момент для увеличения цепи на одну «букву» требуется порядка 5 минут. Для сравнения, продолжительность 1 цикла стандартного химического синтеза ДНК также составляет порядка 5-10 минут.

Что касается длины полученного ДНК-фрагмента, то по словам учёных, она уже сопоставима с таковой, полученной по технологии химического синтеза. Однако для химического синтеза ДНК характерно протекание побочных реакций, что накладывает ограничение на длину синтезируемого олигонуклеотида (до 200 нуклеотидных остатков), поскольку число ошибок накапливается с увеличением длины целевого продукта. Поэтому для синтеза генов большой длины необходимо развивать альтернативные методы "написания" ДНК. Большинство ученых сходятся во мнении, что будущее за ферментативными методами.

Оригинал статьи

Получить скидку на генетические анализы

5 октября 2018

Используя искуственный яичник, японские ученые смогли превратить человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки в оогонии – предшественники женских половых клеток

13 сентября 2018

Выбор подхода к лечению онкобольных часто основывается на анализе генетических мутаций, вызвавших первичную опухоль. При этом сравнительно мало известно о драйверных мутациях в метастазах, способствующих формированию наиболее агрессивных форм заболевания. В новом масштабном исследовании ученые проанализировали образцы 76 метастазов, взятых от 20 пациентов с различными типами рака, с целью установления роли драйверных мутаций метастазов онкогенезе.

Читать далее →
7 сентября 2018

Поиск новых генов-мишеней для таргетной терапии заболеваний нередко включает в себя использование микро-РНК в качестве основного инструмента. Авторы данного исследования разработали новый способ подготовки библиотек микро-РНК - RealSeq-AC. Технология включает в себя лигирование микро-РНК с адаптером и последующее замыкание полученного продукта в кольцо. Данный способ позволяет существенно уменьшить негативное влияние «шума» при секвенировании микро-РНК, что открывает возможность для количественного определения микро-РНК, полученной из разнообразных биологических образцов, даже если ее исходное содержание в пробе невелико.

Читать далее →
31 августа 2018

Расстройство аутистического спектра - (autism spectrum disorder, ASD) – общее расстройство развития, характеризующееся перманентным дефицитом в социальной коммуникации и умственной отсталостью. Известно, что расстройства аутистического спектра наследуются, однако генетика этой группы заболеваний очень сложна. Существует целая группа генов, ассоциированных с ASD (т.н. гены «группы риска»), нарушение экспрессии которых ведет к развитию какой-либо формы расстройства. Считается, что генетические факторы вносят вклад в риск развития заболевания примерно в половине случаев. Вторую же половину случаев связывают с воздействием негативных внешних факторов, способных повлиять на формирование нервной системы еще в эмбриональном периоде. 

Читать далее →
24 августа 2018

Авторы нового исследования высказывают подозрение, что количество кодирующих генов в современных базах данных может быть завышено. Множество генов, аннотируемых как белок-кодирующие, на самом деле не имеют собственных белковых продуктов. Лишний «шум», вносимый такими генами, понижает точность проводимых крупномасштабных исследований.

17 августа 2018

Генные сети – это молекулярно-генетические системы, обеспечивающие формирование фенотипических характеристик организмов (молекулярных, биохимических, структурных, морфологических, поведенческих и т.д.) на основе информации, закодированной в их геномах. Реконструкция генных сетей – неотъемлемый этап исследования сложных молекулярно-генетических систем и процессов.

Читать далее →
10 августа 2018

Синдром Корнелии де Ланге (Cornelia de Lange syndrome, CdLS) относится к доминантно-наследуемым заболеваниям и проявляется умственной отсталостью, характерными изменениями черт лица (у больных наблюдается т.н. «причудливое лицо»), укорочением и аномалиями верхних конечностей.