Новое исследование показывает, как образуются эритроциты и как организм регулирует количество гемоглобина, которое содержится в эритроцитах в любое время. Методы геномного анализа удвоили количество генетических областей, которые, вероятно, будут участвовать в образовании красных кровяных телец, и последующее исследование с использованием плодовых мушек дало понимание того, что делают эти области.
Гемоглобин – это белок, который захватывает кислород из легких для транспортировки и доставки в ткани. Он окрашивает клетки крови в красный цвет, и каждый день сотни миллионов свежих эритроцитов должны образовываться стволовыми клетками крови, чтобы заменить те, которые подошли к концу своего жизненного цикла. Анемия, одно из наиболее распространенных заболеваний, из-за которых люди обращаются к врачу, возникает, если выработка новых красных кровяных телец недостаточна или их продолжительность жизни сокращается. Новая генетическая информация закладывает основу для будущих исследований причин анемии, открывая новые биологические пути и механизмы, участвующие в контроле размера и количества эритроцитов и уровней гемоглобина.
Исследователи использовали полногеномные ассоциативные исследования, чтобы идентифицировать генетические области, которые, по-видимому, влияют на образование красных кровяных телец и содержание в них гемоглобина.
"Мы изучили генетическое влияние шести различных физических параметров эритроцитов, которые отражают объем и количество эритроцитов и уровни гемоглобина," говорит доктор Джон Чемберс, ведущий автор из Имперского колледжа в Лондоне. "Наше первоначальное исследование генетической ассоциации изучило геномы 135 367 человек и выявило 75 генетических регионов, которые напрямую влияют на эти различные характеристики эритроцитов. Более половины – 43 – из этих открытий являются новыми для людей."
Затем команда тщательно изучила подходы с использованием компьютерной биологии к 75 генетическим областям, и более 3000 генов, ответственных за производство белка, лежат близко к этим областям. Они определили приоритет 121 гена-кандидата или гена, который может регулировать признак в красных кровяных тельцах из этого списка, и исследовали их функцию, используя информацию о модельных системах, таких как общедоступные базы данных, а также недавно полученные данные о плодовой мушке.
"Наша работа показывает, как модельные системы, такие как плодовая мушка и мыши, могут быть использованы для понимания генетики человека," говорит профессор Виллем Оувеханд, ведущий автор из Кембриджского университета и NHS Blood and Transplant. "Мы провели поиск в базе данных генома мышей и обнаружили, что 29 из 121 нашего гена-кандидата связаны с образованием красных кровяных телец у мышей.
"Эти предыдущие исследования показали, что при отключении функции этих генов у мышей часто выявлялось снижение количества эритроцитов и анемия. Эти наблюдения, сделанные на мышах, делают весьма вероятным, что оставшиеся гены-кандидаты, о которых пока нет сведений, также являются важными регуляторами образования красных кровяных телец у людей."
Для дальнейшего исследования команда затем уменьшила или «заглушила» активность генов-кандидатов у плодовых мушек. Хотя у плодовых мушек нет эритроцитов, они разделяют некоторые функции генов, приводящие к образованию элементов крови. Эти исследования подтвердили, что наборы генов, участвующих в контроле характеристик красных кровяных телец у людей, также важны для образования клеток крови у мух.
"Эти результаты подтверждают мнение о том, что исследования генетических ассоциаций выявляют наборы генов, которые сохраняются в процессе эволюции у широкого круга видов," говорит доктор Николь Соранцо, ведущий автор из Wellcome Trust Sanger Institute. "Это захватывающе, потому что это означает, что мы можем получить обширное новое представление о генетике и биологических путях здоровья человека, изучая модельные организмы.
"Хотя механизмы, лежащие в основе большинства выявленных нами генов, все еще нуждаются в выяснении, наши исследования открывают много возможностей для будущих исследований генерации эритроцитов для клинического использования в лаборатории, а также могут дать понимание, которое может привести к улучшение лечения пациентов с наследственными анемиями."