Китайски изследователи са картографирали първия в света пълен атлас на пространствено-времева генна експресия на човешки ембриони по време на критичния период на формиране на органи от четири до осем седмици след оплождането. [Photo provided to chinadaily.com.cn]
Китайски изследователи са картографирали първия в света пълен атлас на пространствено-времева генна експресия на човешки ембриони по време на критичния период на формиране на органи от четири до осем седмици след оплождането, което позволява на учените да преминат отвъд локализираните наблюдения към цялостно, динамично молекулярно изследване на ранното развитие на органите.
Такива постижения също ще предложат цялостна молекулярна справка за идентифициране на произхода на вродени заболявания, казаха изследователите.
Доклад за проучването, проведено съвместно от университета Фудан в Шанхай, университета Джъджианг в град Хангжу, провинция Жедзян, и BGI Life Science Research Institution, базиран в град Шенжен, провинция Гуангдонг, беше публикуван наскоро на уебсайта на списание Nature.
Експертите обясниха, че периодът от четири до осем седмици след оплождането бележи решаваща фаза в ембрионалното развитие, но отдавна се смяташе за изследователска сляпа точка поради предизвикателствата при култивирането на ембриони на този етап и невъзможността да се получат точни данни за развитието чрез изображения.
Генната регулация по време на тази фаза определя траекторията на човешкото развитие, като грешките в този етап потенциално водят до вродени сърдечни дефекти, неврологични дефекти в развитието и други състояния. Предишните технологии за генно секвениране са били ограничени, липсват съгласувани, пълни данни за този критичен период, казаха те.
Анализирайки 13 проби от човешки ембриони, изследването разглежда 50 човешки органа или анатомични области и 198 подструктури. Той напълно реконструира процеса на формиране на органи, включително сърце, мозък, черен дроб, бъбреци и скелет, като се занимава с основни научни въпроси за това кои клетки се появяват в кои конкретни времена и места и какви регулаторни фактори ги управляват.
При подробно изследване на областта на пейсмейкъра на сърцето, изследването идентифицира два неизвестни преди това критични гена, RORA и KIAA1324L. Функционални експерименти с риба зебра и мишки потвърдиха тяхната съществена роля в диференциацията на клетките на пейсмейкъра и поддържането на сърдечната честота, предлагайки нова изследователска посока за вродена аритмия.
Проучването също така усъвършенства картата на мозъчния генен регион в ранен стадий, откривайки, че растежът на невроните се случва по-рано, отколкото традиционно се смяташе, което беше описано като променящо учебника откритие от Huang Hefeng, водещ учен в изследователския екип.
„В проучването ние също така идентифицирахме генни регулаторни мрежи, свързани с аномалии в интелектуалното развитие, предоставяйки нови прозрения за молекулярната основа за разбиране на разстройствата на неврологичното развитие“, каза Хуанг, известен експерт по репродуктивна медицина и член на Китайската академия на науките.
„Освен това изследването картографира пространствено-времевото разпределение на рецепторите за различни вируси в ембриона, обяснявайки чувствителността на различни органи към вирусни инфекции на различни етапи на бременност, което притежава значителен клиничен потенциал“, каза тя.
Jiang Hua, директор на болницата по акушерство и гинекология на университета Фудан, оприличи проучването на високопрецизна навигационна карта, предоставяща решаващи молекулярни координати за разбиране на ранния етап на развитие на органи в ембриона и произхода на вродените заболявания. Това също ще допринесе за оптимизиране на ранното наблюдение на бременността, каза той.
„Както отбеляза един рецензент на статията, тази работа е „шедьовър, очакван с нетърпение от учени и клиницисти по целия свят“, добави Джианг.
„Това ще улесни човечеството постепенно да разкрие мистериите на собственото си развитие на живота, напредвайки в изследването на живота от структурно към молекулярно, от фрагментирано към холистично“, каза той.