Танатотранскриптом или гены, «живущие» после смерти
Изучение посмертных образцов различных тканей может помочь разобраться, что происходит с генами после прекращения жизни организма. Испанские ученые выяснили, что процессы, протекающие на молекулярном уровне после смерти, не несут строго стохастический характер. Закономерности, по которым продолжается экспрессия генов в теле умершего, позволили ученым построить модель для определения времени и даже причины смерти по трупной РНК
Исследователи из Университета Порто в Португалии и Института науки и технологий в Барселоне (Испания) проанализировали 7105 образцов от 540 умерших доноров для того, чтобы определить, как изменяется количество мРНК в тканях после смерти. Образцы были взяты из базы GTEx (Genotype-Tissue Expression – созданная в 2013 году в рамках проекта по сбору информации о регуляции экспрессии генов в разных тканях и непрерывно пополняемая база данных). Коллекция включала образцы 36 тканей: кожи, крови, внутренних органов, коры и мозжечка головного мозга и т.д. Время забора образцов от доноров составляло от 17 минут до 30 часов с момента смерти.
В ходе работы было обнаружено, что транскрипция мРНК с матрицы ДНК происходит в тканях еще в течение многих часов после смерти человека. Причем было показано, что в тканях после смерти наряду с последствиями некроза и ишемии, такими как неспецифический распад РНК, происходит усиление экспрессии многих генов. Более того, по словам ученых, эти гены как правило находятся в «молчащем» состоянии (состоянии сайленсинга) во время жизни. Таким образом, в течение нескольких часов после смерти происходит активная регуляция синтеза РНК: например, процессы сплайсинга РНК продолжают протекать вполне согласованно, повышается уровень экспрессии генов, отвечающих за эпигенетические изменения, и т.д. Однако подобная активность на уровне экспрессии генов носит волнообразный характер. Более того, в разных тканях экспрессия генов колеблется в разной степени – наиболее сильные колебания экспрессии были задетектированы в мышечной ткани, тогда как в мозжечке РНК оставалась относительно стабильной в течение нескольких часов. Большинство изменений происходило в интервалах 4-6, либо 6-15 часов после смерти, а между 14 и 24 часами экспрессия стабилизировалась. Как уже говорилось, после смерти активировались многие группы генов. Так, в крови исследователи наблюдали активацию генов, связанных с процессом свертывания и стрессовым ответом, в мышечных тканях происходила активация альфа-глобиновых генов. Все это говорит о том, что на тканевом уровне тело остается «живым» еще в течение достаточно продолжительного времени после смерти.
Данное исследование, по мнению авторов, может помочь научиться определять время смерти по статусу транскриптома. При помощи машинного обучения ученые сопоставили массивы данных и показали, что для некоторых тканей, например, кожи, подкожно-жировой клетчатки, ткани легкого или щитовидной железы можно предсказать время смерти человека с точностью до одного часа. Более того, оказалось, что по РНК можно различить смерть от инфаркта либо инсульта от смерти по другой причине. По словам авторов, такой метод, основанный на РНК-секвенировании посмертных образцов, может стать незаменим инструментом для криминалистов. Кроме того, изучение закономерностей тканевой «жизни после смерти» может лечь в основу разработки новых способов консервирования органов и тканей в трансплантологии.