Naukowców od dawna fascynuje skomplikowany proces rozwoju i specjalizacji komórek. Ale… w jaki sposób komórki przekształcają się w różne typy, takie jak komórki serca, wątroby lub skóry?

Podczas gdy naukowcy skupili się na badaniu określonych białek, szersze zrozumienie, w jaki sposób te białka wpływają na aktywność setek genów w celu ułatwienia transformacji z jednego typu komórek do innego, pozostaje nieuchwytne. Tajemnica otaczająca ten proces skłoniła naukowców z Perelman School of Medicine na Uniwersytecie Pensylwanii w USA do rozpoczęcia nowych badań dotyczących DNA w komórkach serca.

Dzięki hojnemu siedmioletniemu grantowi w wysokości 6 milionów dolarów z National Heart, Lung and Blood Institute of the National Institutes of Health (NIH), Perelman School of Medicine w USA ma rozpocząć ambitny projekt badawczy mający na celu rozwikłać związek między DNA a rozwojem i utrzymaniem komórek serca. Spostrzeżenia uzyskane w ramach tego badania mogą utorować drogę do przyszłych przełomów w leczeniu chorób serca.

Naukowcy stawiają hipotezę, że architektura jądrowa, która reguluje dostępność genów w komórce, odgrywa kluczową rolę w określaniu tożsamości komórki. W szczególności planują zbadać, w jaki sposób trójwymiarowe upakowanie i organizacja DNA wpływają na rozwój komórek. Zagłębiając się w zawiłości tego, jak DNA fałduje się i skręca w ograniczonej przestrzeni jądra komórkowego, naukowcy mają nadzieję rzucić światło na zagadkowy proces, w którym komórki serca, takie jak komórki mięśnia sercowego, komórki śródbłonka, komórki mięśni gładkich i komórki serca fibroblasty uzyskują swoją unikalną tożsamość.

„Badania te mogą znacznie poszerzyć naszą wiedzę na temat powstawania i zachowania tożsamości komórek serca przez całe życie” – powiedział główny autor, dr Rajan Jain, adiunkt medycyny i biologii komórki i rozwoju w Perelman School of Medicine. „Badając wrodzone wady serca i inne choroby serca przez pryzmat organizacji DNA, możemy odkryć możliwości terapeutyczne, które do tej pory pozostały niewykorzystane”.

Jądro sprawuje kontrolę nad genami, które określają tożsamość komórki. Poprzednia praca Jain sugeruje, że sposób, w jaki DNA jest sfałdowany i ułożony w jądrze, wpływa na tożsamość komórki. Celem naukowców jest odkrycie roli fałdowania genomu w zarządzaniu zachowaniem komórek, szczególnie w komórkach serca, oraz zidentyfikowanie kluczowych procesów zaangażowanych w tę regulację. Ponadto zbadają, w jaki sposób przestrzenne umiejscowienie DNA wpływa na aktywność genów podczas rozwoju komórek serca, dostarczając wglądu w utrzymanie tożsamości komórek serca.

Dokładne i wszechstronne zrozumienie rozwoju komórek serca ma kluczowe znaczenie dla utrzymania ogólnego stanu zdrowia układu sercowo-naczyniowego. Wszelkie odchylenia lub nieprawidłowości w tym procesie mogą przyczyniać się do stanów takich jak wrodzona choroba serca lub kardiomiopatia. Dlatego rzucając światło na mechanizmy decydujące o tożsamości komórek serca, naukowcy mają nadzieję utorować drogę do skuteczniejszych interwencji terapeutycznych.

Jain wyraził optymizm co do potencjalnego wpływu tych badań, stwierdzając: „Tradycyjnie terapie ukierunkowane na określone białka w jądrze były uważane za niewiarygodne. Czerpiąc inspirację z wcześniejszych prac, wyobrażam sobie, że te badania ostatecznie umożliwią nam zaprojektowanie nowych leków, które będą bezpośrednio ukierunkowane na organizację DNA”.