Скрытая эволюция поможет развить генную терапию.

Группа исследователей из Университета Санта-Барбары обнаружила, что одинаково выглядящие эмбрионы могли сформироваться разными путями.

«Мы обнаружили, что большая часть скрытого развития происходит в эмбрионах на ранних стадиях, — сообщил Джоэль Ротман, профессор кафедры молекулярной, клеточной биологии и биологии развития, руководивший исследовательской группой.

Действительно, организмы одного и того же вида идентичны в большинстве своих геномов, включая все генетические инструкции, используемые при разработке. Ротман и его коллеги обнаружили, что ключевые части «инструкции по сборке», используемые при первичном развитии эмбрионов, могут резко отличаться у особей одного и того же вида.

Этот вывод может пролить свет на два важных вопроса: как животные могут быстро развиваться и почему пациенты демонстрируют различные реакции на одни и те же лекарства.

Исследования ученых были опубликованы в журнале eLife.

«Многие отличительные черты, делающие нас уникальными, включая цвет кожи, рост и восприимчивость к болезням, определяются нашим геномом, — объясняет Ротман. «Но, поскольку, на стадии эмбрионов мы все очень схожи, генетические инструкции по сборке, с помощью которых формируется организм, считались почти идентичными».

Вспомните круглого червя – его геном был полностью описан, и десятилетиями использовался для исследования развития животных. Команда Ротмана, в состав которой входили исследователи из Оклендского университета, выбрала генетические переключатели, запускающие развитие кишечника животного с помощью РНКи — метода, который отключает индивидуальные генетические функции. Они обнаружили, что общепризнанная концепция универсальной инструкции по генетической сборке не подходит для описания развития организма.

«Это различие хорошо скрыто в геноме, однако при удалении одного из переключателей проявило себя «, — отметила Ямила Торрес Клейрен, доктор наук и ведущий автор исследования. «Мы были озадачены, когда обнаружили: некоторые представители вида нуждаются в одном из критических переключателей, чтобы начать формировать кишечник, другие могут обойтись практически без него.»

«Ошеломляюще, что такое важное событие на самых ранних стадиях формирования эмбриона может происходить столь разными путями внутри одного вида, и при этом давать одинаковый результат», — сказал Ротман. «До этих результатов мы не предполагали, что «чертежи» раннего эмбриона меняются так быстро внутри одного вида.»

Чтобы понять, почему так удивлены исследователи, представьте себе, что производство двух идентичных по внешнему виду и функциям телефонов началось с разработки различных инструкций по сборке.

Люди, разумеется, далеко ушли от круглых червей, но генетические инструкции, которые создают пищеварительный тракт при формировании эмбриона, сходны с теми, что используются у всех животных с желудочно-кишечным трактом, включая человека.

Эти результаты также проливают свет на то, почему пациенты могут по-разному реагировать на лекарственную терапию. «Мы обнаружили, что животные с относительно незначительными различиями в исходной инструкции по-разному реагируют на генетический препарат, который мы использовали для выключения гена, — говорит Торрес Клеурен.

Таким образом, как два человека, которые могут быть очень похожи, по-разному реагируют на лекарственную терапию. Все работает так же, как и у круглых червей. Животные одного вида реагируют на вводимое вещество по-разному в силу своей тонкой, но все же важной генетической индивидуальности.

Изучение таких скрытых генетических механизмов могло бы помочь определить, как разрабатывать фармацевтические препараты в эпоху точной медицины, когда лекарства идеально подходят для генома человека.

Это открытие также подчеркивает важность естественной изменчивости для осуществления эволюции. «Генетические изменения подпитывают машину эволюции», — сказал Ротман. «Без него жизнь уперлась бы в тупик. Вариативность эта обширнее, чем мы думали, когда эволюция берется за создание эмбрионов. «

Жизнь —  удивительная вещь, и ученые убеждаются в этом каждый день. Границы, которые охватывает это слово во истину безграничны. Использовать домен .life можно также в самых разных целях практически для всех сайтов.