_ Set de tehnologie de expresie genetică la semi-automatizare

Proiectul genomului uman a generat prima secvență a genomului uman, dezvăluind un fel de model al biologiei umane. Două decenii mai târziu, domeniul rețelelor de reglare a genelor descrie un sistem complex în care mii de gene se reglează între ele pentru a crea o dinamică adecvată a expresiei genelor.

Cu toate acestea, este nevoie de mai multă muncă pentru a înțelege pe deplin aceste rețele și a le determina exact. natură. Abordările actuale fie estimează reglarea genelor în mod indirect, fie utilizează metode repetitive precise și directe, dar consumatoare de timp.

Un grup de cercetare condus de Universitatea din Kyoto a dezvoltat acum o metodă extrem de precisă pentru a estima semi-automat rețelele de reglementare a genelor în organisme pluricelulare. Metoda implică măsurarea expresiei genelor în serii de timp și aplicarea modelului de calcul RENGE proprietar al echipei. Studiul este publicat în revista Communications Biology.

„RENGE poate ajuta la identificarea factorilor cheie pentru diferențierea celulelor și poate controla soarta anumitor celule”, spune autorul corespunzător Masato Ishikawa de la Institutul pentru Viață și Medicină din KyotoU. Știință.

Cercetătorii pot determina expresia de reglare a genelor folosind metoda relativ precisă de eliminare a genei, în care, dacă o genă A este eliminată, o genă B – pe care A o reglementase – este expusă.

Cea mai recentă tehnologie CRISPR cu o singură celulă, care poate măsura modificările de expresie de la knockout-uri individuale la scară largă, vine cu o avertizare: distincția dintre genele reglate direct și indirect este neclară. Eliminarea unei gene afectează inevitabil expresia genelor în aval de vânt în rețea.

Ishikawa și colegii săi au abordat problema măsurând nivelurile de expresie într-o serie de timp și adaptând modelul lor matematic pentru a estima rețelele de reglare a genelor.

„Când am verificat acuratețea RENGE, am obținut rezultate care au depășit metodele existente atât în ​​ceea ce privește datele de simulare, cât și datele de exprimare măsurate ale celulelor iPS umane”, adaugă Ishikawa.

Folosind RENGE pentru a maximiza informațiile obținute de la knockout-ul genelor, echipa a putut identifica o rețea de reglare a genelor care conține 103 gene care exprimă pluripotența umană, ceea ce a fost foarte în concordanță cu descoperirile acumulate de-a lungul deceniilor de cercetare în biologie moleculară.

„Cu toate acestea, frumusețea este că am putea obținem aceleași rezultate dintr-un singur experiment RENGE. În plus, am constatat că factorii de transcripție care reglează aceleași gene țintă în această rețea de reglementare tind să funcționeze ca complexe de proteine, printre care unul poate fi un factor cheie pentru pluripotență", elaborează Ishikawa.

Versatilitatea inerentă a acestei metode permite estimarea rețelelor de reglementare în diverse alte sisteme de viață dincolo de celulele iPS.

„RENGE poate inspira noi tehnologii, cum ar fi producerea de celule manipulate artificial cu funcții specifice.” remarcă Ishikawa.

(Fluierul)