В феврале в сети одновременно опубликовано два десятка научных работ. 18, 2015 представляют первые комплексные карты и анализ эпигеномов широкого спектра типов клеток и тканей человека. Эпигеномы – это образцы химических аннотаций генома, которые определяют, активируются ли гены, как и когда.
Поскольку эпигеномы организуют нормальное развитие организма, а нарушения в эпигенетическом контроле, как известно, вовлечены в широкий спектр расстройств, от рака до аутизма и болезней сердца, ожидается, что массив данных даст много нового понимания биологии человека в обоих случаях. здоровье и болезнь.
24 статьи, описывающие эпигеномы человека, появятся в печати в феврале. 19 августа 2015 г. в журнале Nature и в шести других журналах под эгидой Nature Publishing Group. В совокупности эти документы являются кульминацией многолетних исследований сотен участников Программы эпигеномики дорожной карты (REP), впервые предложенной в 2006 году академическими учеными и ключевыми членами Национальных институтов здравоохранения. Все они будут в свободном доступе на веб-сайте Nature’s Epigenome Roadmap.
"Последовательность ДНК человеческого генома идентична во всех клетках организма, но типы клеток, такие как клетки сердца, мозга или кожи, обладают уникальными характеристиками и однозначно восприимчивы к различным заболеваниям," сказал Джозеф Ф. из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Костелло, доктор философии, директор одного из четырех центров картирования эпигеномов дорожной карты NIH (REMC), которые предоставили данные для REP. "Управляя экспрессией генов, эпигеномы позволяют клеткам, несущим одну и ту же ДНК, дифференцироваться на более чем 200 типов, обнаруженных в организме человека."
По словам Костелло, в исследованиях рака новые данные ускорят слияние геномных и эпигеномных перспектив, которое уже началось. "У вас были исследователи рака, изучающие геном – роль мутаций, делеций и т. Д. – и другие исследователи, изучающие эпигеномы. Они почти работали над параллельными путями, и они не особо много разговаривали друг с другом. За последние пять или шесть лет дискуссия изменилась, потому что наиболее повторяющиеся мутации при раке влияют на эпигеномные регуляторы. Таким образом, мутации в геноме происходят через эпигеномные механизмы, и крупные фармацевтические компании теперь рассматривают эпигеномы как важную мишень."
Костелло возглавляет кафедру нейроонкологии отделения неврологической хирургии Университета Карен Осни Браунштейн и является членом Семейного онкологического центра UCSF Хелен Диллер (HDFCCC).
Всеохватывающие результаты REP, которые включают данные о 111 различных эпигеномах человека из всех четырех REMC, а также из десятков отдельных лабораторий по всему миру, отражены в статье Nature, для которой Манолис Келлис, доктор философии из Массачусетского технологического института ( Массачусетский технологический институт) и Институт Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда, является старшим автором. В дополнение ко многим последствиям для нормальной биологии человека "самая полная карта эпигеномного ландшафта человека на сегодняшний день," авторы пишут, "наши наборы данных будут полезны при изучении болезней человека, поскольку в нескольких сопутствующих статьях исследуются аутоиммунные заболевания, болезнь Альцгеймера и рак."
Молекулы ДНК – это длинные тонкие двойные нити, содержащие гены, дискретные единицы информации, которые служат рецептами для белкового механизма клетки. Чтобы молекулы ДНК поместились в небольшом пространстве ядра клетки, они сжимаются и упаковываются, как приготовленные спагетти, а также наматываются на структуры, похожие на катушку, называемые гистонами. Химический эпигенетический "Метки"- добавление метильных групп в или около генов и модификации гистонов – определение того, доступны ли гены для транскрипции и трансляции в белки. Хотя эпигенетические метки стабильны, они обратимы, и на них также могут влиять факторы окружающей среды, такие как диета, воздействие токсинов и старение. Такие изменения влияют на экспрессию генов, что может привести к заболеванию.
В REMC, возглавляемый Костелло из UCSF, входили исследователи из UCSF; Калифорнийский университет в Санта-Круз (UCSC); Университет Южной Калифорнии (USC), Вашингтонский университет в Св. Луи (WUSTL); и Канадский Центр геномных наук Майкла Смита и Университет Британской Колумбии (UBC) в Ванкувере, Канада. Группа предоставила REP важные данные о нескольких типах клеток, включая эпигеномы нормальной человеческой плаценты, сперматозоидов, клеток груди, клеток крови, эмбриональных и взрослых клеток мозга и клеток кожи. Миша Биленки, доктор философии, член REMC Костелло с назначением в Канадском Центре геномных наук Майкла Смита, является соавтором статьи о природе, старшим автором которой является Келлис из Массачусетского технологического института и Гарварда.
Уникальным вкладом REMC Костелло стало создание Тингом Вангом из WUSTL, доктором философии, и Дэвидом Хаусслером, доктором философии, и Джимом Кентом из UCSC, браузера Roadmap Epigenome Browser, веб-инструмента, который дает ученым во всем мире открытый доступ к полным данным. из РЭП.
В целом, REMC Костелло предоставил четыре статьи, три в Nature Communications и один в Nature Biotechnology, в сборник из 24 статей, который выйдет в печать в феврале. 19. В своей работе, опубликованной в октябре прошлого года в журнале Nature, которая также будет опубликована в рамках коллекции REP, научный сотрудник UCSF Sandler Faculty Alex Marson, доктор медицины, доктор философии и коллеги из Института Броада и Йельской школы медицины показали, что эпигеномные эффекты на иммунные клетки могут способствовать аутоиммунному заболеванию.