Исследователи дистанционно взломали ген-босс. Шаг навстречу репрограммированию человеческого генома

Исследователи дистанционно взломали ген-босс. Шаг навстречу репрограммированию человеческого генома

Новое исследование, проведенное в Университете Буффало (University at Buffalo) описывает, как ученые смогли дистанционно контролировать FGFR1 в тканях мозга, выращенных в лаборатории.  FGFR1 - это ген, играющий ключевую роль в развитии людей: от эмбрионов до взрослых.
 165 •
  0
23.07.2019

Способность манипулировать этим геном может открыть перспективы для новых методов лечения рака и предотвращения и лечения психических расстройств, таких как шизофрения.

Работа, созданная исследователями Университета Буффало Джозепом М. Хорнетом (Josep M. Jornet), Михалом К. Стаховяком (Michal K. Stachowiak), Юнхо Бае (Yongho Bae) и Эвой К. Стаховяк (Ewa K. Stachowiak), была опубликована в июньском выпуске Proceedings of the Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Исследование может стать шагом вперед к технологиям генетических манипуляций, способных усовершенствовать терапию рака, а также помогать в профилактике и лечении шизофрении и других неврологических заболеваний. Исследование сфокусировано на создании новой области исследований, которую авторы называют «оптогеномикой» или контролем человеческого генома с помощью лазерного излучения и нанотехнологий.

«Потенциал оптогеномных интерфейсов огромен», - говорит соавтор Джозеп М. Джорнет, PhD, доцент кафедры электротехники в Школе инженерии и прикладных наук Университета Буффало. «Это может резко сократить потребность в лекарственных препаратах и других средствах лечения некоторых заболеваний. Разработка также может оказать влияние на взаимодействие людей с машинами».

От оптогенетики к оптогеномике

В течение последних 20 лет ученые объединяли оптику и генетику в единую область оптогенетики с целью использования света для контроля взаимодействия клеток друг с другом.

С помощью этой технологии потенциально возможно разработать новые методы лечения заболеваний, исправляя ошибки взаимодействия, возникающие между клетками. Несмотря на весь многообещающий потенциал, это направление не воздействует непосредственно на неисправности в генетическом коде, которые определяют развитие человека и лежат в основе многих заболеваний.

Новое исследование было сфокусировано на этой проблеме, потому что FGFR1 (рецептор фактора роста фибробластов 1) оказывает влияние на почти 4500 других генов, примерно одну пятую часть человеческого генома, согласно оценке проекта Human Genome Project, отмечает в исследовании coавтор Михал К. Стаховяк.

«В какой-то степени, это ген-босс», - заявляет Стаховяк, PhD, профессор кафедры патологии и анатомических наук в Школе медицины и биомедицинских наук им. Якобса при Университете Буффало. «Контролируя FGFR1, теоретически можно предотвратить дисрегуляцию генов при шизофрении или при раке молочной железы и других типах рака».

Тумблеры, активируемые светом

Исследовательская группа смогла манипулировать геном FGFR1 путем создания крошечных фотонных имплантов мозга. Эти беспроводные устройства состоят из нанолазеров и наноантенн и, в будущем, нанодетекторов.

Исследователи поместили имплантаты в ткани головного мозга, которые были выращены из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и оборудованы молекулярными тумблерами, которые активируются светом. Затем они подсвечивали ткани различными лазерными лучами - обычный синий лазер, красный лазер и дальний красный лазер.

Подобное взаимодействие позволило исследователям активировать и деактивировать FGFR1 и связанные с ним клеточные функции - по сути, взломав ген. Эта работа может позволить врачам манипулировать геномной структурой пациентов, предоставляя способ предотвращения и исправления генных аномалий, пишет Стаховяк, также участвующий в работе кафедры биомедицинской инженерии Университета Буффало и ведет совместную программу школы Якобса и инженерной школы Университета Буффало.

Следующие шаги

Разработка еще далека от внедрения в клиническую практику, но исследовательская группа воодушевлена предстоящим этапом, который включают тестирование в 3D «мини-мозгах» и опухолевых тканях.

Работа выполнена при поддержке грантов Национального научного фонда США.

Источник: https://www.sciencedaily.com/

Актуальное

Главное


Партнеры

Все партнеры