Исследования геномных взаимосвязей выявили более 500 генетических вариантов, связанных с работой сердца, начиная от частоты сердечных сокращений и заканчивая нерегулярными ритмами, которые могут привести к инсульту, сердечной недостаточности или другим осложнениям. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Genetics.
Материалы и методы обследования
Исследование началось с образцов кожи 7 человек из трех поколений одной семьи. Ученые превратили клетки кожи в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) в качестве посредника. Как и все стволовые клетки, ИПСК могут как самообновляться, производя больше ИПСК, так и дифференцироваться в специализированный тип клеток. С правильным сочетанием молекул и факторов роста, исследователи направили ИПСК в клетки сердца. Эти клетки несут генетические и молекулярные особенности людей, из которых они были получены. Ученые провели геномный анализ полученных сердечных клеток.
Результаты научной работы
Исследуя клетки сердца, полученные из образцов кожи семи членов семьи, ученые из Калифорнийского медицинского университета в Сан-Диего (University of California — San Diego) обнаружили, что многие из этих генетических изменений влияют на функцию сердца, поскольку влияют на связывание белка под названием NKX2-5.
Белок NKX2-5 является фактором транскрипции, то есть помогает включать и выключать гены — в данном случае гены, участвующие в развитии сердца. Для этого NKX2-5 должен связываться с некодирующими областями генома. Вот тут-то и возникает генетическая изменчивость.
«NKX2-5 связывается со многими различными местами в геноме вблизи генов сердца, поэтому имеет смысл, что изменение самого фактора или ДНК, с которой он связывается, повлияет на эту функцию», — объясняет автор исследования Келли Фрейзер (Kelly Frazer), научный сотрудник Института геномной медицины в Университете Сан-Диего (University of California — San Diego).
«В результате мы обнаруживаем, что множество черт, связанных с сердцем, могут иметь общий механизм — в этом случае дифференциальное связывание NKX2-5 из-за вариантов ДНК», — объясняет Келли Фрейзер.
Ученые определили, что NKX2-5 может связывать приблизительно 38 000 вариантов в геноме. Из них 1941 генетический вариант повлиял на связывание NKX2-5. Ученые исследовали роль генетических вариантов в функции генов сердца и связанных с сердцем характеристик. Один из генетических вариантов был связан с геном SCN5A, который кодирует основной канал, по которому натрий транспортируется в клетках сердца.
Поскольку родственные люди, как правило, имеют сходные генетические варианты, ученые смогли подтвердить свои выводы, проанализировав одни и те же варианты в нескольких образцах.
«Люди обычно нуждаются в большом количестве образцов, чтобы обнаружить эффекты общих вариантов ДНК, поэтому мы были удивлены, что смогли с высокой степенью достоверности идентифицировать эти эффекты на связывание NKX2-5 в очень многих местах по всему геному всего с несколькими людьми», — объясняет Фрэзер.
«Вероятно, в геноме гораздо больше генетических вариантов, связанных с NKX2-5, а также с другими важными сердечными факторами транскрипции», — добавляет Фрейзер. «Мы определили почти 2000 генетических вариантов в этом исследовании, но это, вероятно, только часть того, что действительно существует, потому что мы изучили только 7 человек в одной семье и только на один фактор транскрипции. Вероятно, есть еще много вариантов сайтов регуляции генов».
Выводы
Мало того, что ученые планируют дальнейшее исследование сердечно-сосудистой генетики, они также нацелены на другие системы органов.
«В настоящее время мы расширяем эту ту же модель системы, чтобы рассмотреть множество различных факторов транскрипции для разных типов тканей, таких как эпителий поджелудочной железы и сетчатки, и расширить ее, вовлекая больше семей в дальнейшие исследования», — резюмирует Фрейзер.
Авторы другого исследования утверждают, что обнаружены гены, способствующие развитию пяти психических расстройств.
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
