Profesor Asaf Hellman i jego zespół badawczy na Uniwersytecie Hebrajskim w Hadassah Medical School przedstawili nowe odkrycia w dziedzinie sieci regulacyjnych sterowanych metylacją. Ich badanie rzuca światło na mechanizmy rządzące aktywacją i supresją genów chorobowych wywołanych mutacjami, szczególnie w przypadkach takich jak glejak wielopostaciowy, oferując wgląd w różnice w ekspresji choroby u pacjentów.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Biologia genomu. Badania te mogą zrewolucjonizować badania nad chorobami i zastosowania kliniczne, torując drogę medycynie spersonalizowanej, biomarkerom diagnostycznym i lepszej opiece nad pacjentem.

Obecnie 98% osób hospitalizowanych z powodu powszechnych chorób genetycznych boryka się z niewystarczająco poznanymi mechanizmami chorobowymi. Skupienie się zespołu na glejaku wielopostaciowym ujawniło, w jaki sposób metylacja DNA działa jako system kontroli genów, podobny do sygnalizacji świetlnej, która może modulować aktywność genów.

Mapując wpływ metylacji DNA na geny, badania te stanowią cenne narzędzie do zrozumienia etiologii chorób i opracowania dostosowanych do indywidualnych potrzeb terapii, ostatecznie poprawiając wyniki pacjentów, szczególnie w kontekście raka i innych powszechnych chorób. Zasadniczo badania te pełnią rolę mapy skarbów, która prowadzi nas w stronę skuteczniejszych strategii zarządzania chorobami.

Powszechne choroby często objawiają się inaczej u poszczególnych pacjentów, jednak genetyczne pochodzenie tej zmienności pozostaje nieuchwytne. Zespół badawczy prof. Asafa Hellmana starał się zbadać potencjalny udział zmienności transkrypcji genów w tym zjawisku.

Aby rozwiązać ten problem, skrupulatnie wygenerowali zorientowany na metylację DNA, obejmujący cały gen sterujący, zbiór danych pozytywnych i negatywnych elementów regulatorowych w ludzkich glejakach i rygorystycznie zbadali ich wpływ na zmienność ekspresji genów u poszczególnych pacjentów.

Dokonali następujących kluczowych odkryć:

• Regulacja ukierunkowana na metylację: odkrycie w tym badaniu zawiłego wzajemnego oddziaływania pomiędzy wzmacniaczami i tłumikami w domenach regulatorowych genów, na które wpływa metylacja DNA, dostarcza kluczowych informacji na temat dynamicznej kontroli ekspresji genów. Zrozumienie tego rozporządzenia ma istotne implikacje dla opracowania terapii celowanych i metod leczenia różnych chorób, w tym raka.

• Mapowanie w wysokiej rozdzielczości: Mapowanie w wysokiej rozdzielczości wpływu metylacji DNA na ekspresję genów w nienaruszonych genomach otwiera drzwi do głębszego zrozumienia sposobu kontrolowania genów i możliwości ich modyfikacji. Wiedza ta jest niezbędna do odkrywania złożoności chorób genetycznych i opracowywania strategii medycyny precyzyjnej dostosowanych do indywidualnych potrzeb pacjentów.

• Modelowanie matematyczne: wykorzystanie modelowania matematycznego do identyfikacji kluczowych miejsc metylacji powodujących zmiany w ekspresji genów rzuca światło na niedostatecznie zbadaną rolę epigenetyki w kształtowaniu postępu choroby. Uznanie znaczenia metylacji w profilach ekspresji genów pacjentów z glejakiem wielopostaciowym może utorować drogę do dokładniejszej diagnostyki i terapii celowanych, ostatecznie poprawiając wyniki leczenia pacjentów.

Podsumowując, jak podkreśla prof. Asaf Hellman, badania te stanowią znaczący krok naprzód w genomice, oferując wgląd w zrozumienie i leczenie chorób wywołanych mutacjami genetycznymi. Badania pokazują, że w naszym DNA istnieją skomplikowane sieci kontrolujące działanie genów. Sieci te mogą zwiększać lub zmniejszać aktywność genów.

Odkrycie to pokazuje nam, że proces zwany metylacją DNA odgrywa kluczową rolę w decydowaniu o sposobie wykorzystania genów. Informacje te pomagają nam zrozumieć, dlaczego różni ludzie mogą mieć różny poziom aktywności genów. Stwierdza: „Badania ujawniają istnienie złożonych sieci regulacyjnych cis, które determinują ekspresję genów poprzez połączenie efektów pozytywnych i negatywnych sygnałów transkrypcyjnych”.

To odkrycie podkreśla dynamiczną rolę metylacji DNA w regulacji ekspresji genów, rzucając światło na przyczyny różnic w ekspresji genów u poszczególnych osób. Co więcej, odkrycie to zwiastuje nowe możliwości monitorowania i zrozumienia czynników leżących u podstaw różnorodnych wyników obserwowanych w takich schorzeniach, jak rak i inne choroby. Mówiąc prościej, jest to jak znalezienie nowego zestawu kluczy pozwalających odkryć tajemnice ukryte w naszych genach, co pomoże nam dowiedzieć się więcej o chorobach i sposobach ich leczenia.