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.
Странная рыба демонстрирует, как мозг отделяет полезные сигналы от шума
Чтобы найти зарытую добычу, рыба, известная как нильский слоник, воспринимает крошечные электрические поля, одновременно посылая собственные импульсы. Карта мозга показывает, как нейроны отфильтровывают эти поля. Результаты исследования были опубликованы в…
Некоторые пчелы видят мир с поразительной точностью
Мелкие виды пчел могут обладать удивительно острым зрением, что доказывает, что для четкого зрения не всегда нужны большие глаза. Пчелы используют зрение во многих аспектах своей повседневной жизни. Они полагаются…
Археологи обнаружили 1200-летнюю бесшерстную собаку на древнем памятнике в Перу
Остатки костей и мумифицированная собака свидетельствуют о том, что собаки жили бок о бок с людьми. Задолго до прихода инков к власти на северном побережье Перу бок о бок жили…
Пострадавшие в Саратове и 384 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы
Средства ПВО в течение прошедшей ночи перехватили и уничтожили 384 украинских беспилотника над российскими регионами и акваторией Черного моря, сообщили в Минобороны РФ. 10 человек, среди которых 3 детей, пострадали…
Мирошник: за неделю 46 мирных жителей России погибли от ударов ВСУ
Свыше 260 жителей субъектов РФ на минувшей неделе пострадали от ударов со стороны ВСУ, 46 человек погибли. Об этом сообщил посол по особым поручениям МИД России Родион Мирошник. "Пострадали [за…
Поражены объекты ОПК и логистические центры в Киеве и области. Цели удара ВС РФ по объектам на Украине
Российские войска ночью нанесли массированный удар по военным целям на Украине, сообщили в Минобороны РФ. В результате были поражены объекты оборонно-промышленного комплекса, распределительные центры военных грузов в Киеве и области,…
США науськивают Норвегию на противостояние с Россией в Арктике
Размещение в Норвегии южнокорейских самоходных установок и американского комплекса Mk 70 превращает ...
К 2100 году «засушливые регионы» могут распространиться на 40% территории Земли
По мере того, как мир становится все жарче, ожидается, что многие из его самых засушливых регионов с...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
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)".