Теперь геномам можно доверить хранение информации о различных преходящих биологических событиях внутри живых клеток по мере их возникновения, подобно тому, как бортовой самописец собирает данные с самолета. Новое исследование было опубликовано в журнале Nature.
«Наш метод, который называется аббревиатурой ENGRAM, направлен на то, чтобы превратить клетки в своих собственных историков», — сказал доктор Джей Шендуре, профессор геномных наук в Медицинской школе Вашингтонского университета и научный руководитель Института прецизионной медицины Бротмана Бати. Шендуре руководил работой вместе с Вэй Ченом и Джунхоном Чоем.
ENGRAM означает геномную запись транскрипционной активности с помощью усилителя в мультиплексе. Аббревиатура была вдохновлена термином из нейронауки, который относится к физической основе памяти.
«ENGRAM связывает каждый вид биологического сигнала или события с символическим штрихкодом. Этот подход предлагает новый метод записи и дополняет ранее разработанные методы молекулярной записи», — сказал Вэй Чэнь.
Эта новая стратегия отслеживает и архивирует тип и время биологических сигналов, вставляя эту информацию в геном. Например, это может включать отслеживание команд, которые включают или выключают гены. Такие записи могут содержать подсказки о том, что происходит внутри стволовых клеток, чтобы подтолкнуть их к превращению в другие типы клеток. Это также может дать представление о других вопросах о том, как функционируют клетки и как их прошлое влияет на их будущее.
Шендуре сказал, что создание биологической записи клеточной активности — старая идея. Однако исследователи столкнулись с трудностями при измерении более чем нескольких сигналов в одной и той же системе, а также при регистрации порядка, в котором возникали множественные сигналы.
Несколько лет назад Чой, Шендуре и их коллеги преодолели некоторые из этих препятствий с помощью метода, называемого DNA Typewriter. С помощью этой системы исследователи могли записывать множество символов в ДНК в упорядоченном виде. Однако оставалась проблема, как закодировать биологическое значение в каждом символе.
«Печатная машинка ДНК аналогична клавиатуре со множеством символов. С помощью ENGRAM мы делаем эти символы специфичными для различных биологических сигналов, представляющих интерес», — сказал Шендуре.
В статье Шендуре и его команда описали, как символическая запись может следовать за действиями некодирующих участков ДНК, которые контролируют производство белка соседних генов. Они также продемонстрировали, как можно объединить ENGRAM и DNA Typewriter. Ученые смогли записать специфичные для типа клеток действия десятков или сотен таких видов генно-регуляторных элементов.
Некоторые регионы, которые они отслеживали, являются частью сетей регуляции генов, стоящих за несколькими аспектами эмбрионального развития. Другие сигналы, которые они отслеживали, опосредуют реакции клеток на стресс, иммунные реакции на инфекцию и выживание клеток.
Они также применили ENGRAM для ежедневной записи стволовых клеток мыши , которые объединялись в эмбриональные органоиды, лабораторную модель пренатального развития мыши. ENGRAM может в конечном итоге помочь ответить на вопрос, как, например, история событий клеточной сигнализации сформировала индивидуальные характеристики эмбриона мыши.
«Поскольку нас вдохновили новые достижения в области CRISPR для разработки систем ENGRAM и DNA Typewriter, я полагаю, что эти работы вдохновят других на дальнейшее совершенствование технологий геномной записи — так, что, возможно, однажды мы сможем записать всю историю клеток», — сказал Чой.
Исследователи, разрабатывающие ENGRAM, говорят, что еще предстоит проделать большую работу, чтобы понять, на что потенциально способен этот метод и связанные с ним технологии записи на основе генома.
«Это стратегия сбора биологической информации в живых системах. Она не привязана к какой-то конкретной области, например, к онкологии или нейробиологии, и, как мы надеемся, будет полезна во всех областях», — сказал Шендуре.
Впервые за 25 лет гигантские кальмары обнаружены в неожиданных водах
Впервые за десятилетия гигантские кальмары были обнаружены в водах у побережья Западной Австралии, скрываясь в глубоководных каньонах восточной части Индийского океана. Однако эти загадочные существа остаются такими же неуловимыми, как…
В Греции найдены остатки оружейного производства эпохи после Александра Великого
Исследование показало, что металлургические шлаки, обнаруженные в древнем городе Палеополис, образовались в результате местной ковки железного оружия и инструментов во время войн диадохов. Группа исследователей сумела разгадать тайны, скрытые в…
Сделать возможной жизнь на Земле могли древние континенты
Стандартная история происхождения жизни начинается в океане — вокруг вулканических жерл, где тепло, минералы и подходящий химический состав, возможно, способствовали появлению первых живых организмов. Однако с этой историей есть одна…
МО: за ночь над регионами России сбили 286 украинских БПЛА
Средства ПВО в течение прошедшей ночи перехватили и уничтожили над российскими регионами, акваториями Азовского и Черного морей 286 украинских беспилотников, сообщили в Минобороны РФ. Обломки БПЛА упали на территории одного…
В Белгородской области за сутки от атак ВСУ пострадали четыре человека
Вооруженные силы Украины за минувшие сутки атаковали территорию 10 муниципальных округов Белгородской области, при ударах ранения получили четыре мирных жителя. Об этом сообщили в оперативном штабе региона. "В Шебекинском округе…
Хинштейн: Курскую область ВСУ обстреляли из артиллерии 119 раза за сутки, сбито 110 БПЛА
Вооруженные силы Украины (ВСУ) атаковали районы Курской области из артиллерии 119 раз за прошедшие сутки, над регионом сбито 110 беспилотников. Погибших нет, сообщил губернатор Александр Хинштейн. "Всего в период с…
Новая российская межконтинентальная баллистическая ракета обессмыслила американский «Золотой купол»
В России успешно испытано самое мощное в мире средство доставки ядерного оружия. Чем уникален и как ...
Стало известно, как температура управляет цветом и яркостью света
Исследователями из Техниона впервые представлена всеобъемлющая физическая модель, объясняющая, как п...
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".