Nowe odkrycie. Naukowcy odkryli, że tzw. „śmieciowe DNA”, czyli część genomu, która nie zawiera genów, odgrywa kluczową rolę w regulowaniu pracy komórek mózgu związanych z chorobą Alzheimera. Dotychczas sądzono, że te fragmenty DNA nie mają większego znaczenia. Jak przypominają badacze, geny stanowią zaledwie około 2 procent ludzkiego DNA. Pozostałe 98 procent to obszary niekodujące, które – jak się okazuje – zawierają ważne „przełączniki” sterujące aktywnością genów.Przełączniki genów w komórkach mózguZespół naukowców z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Sydney skupił się na astrocytach, czyli komórkach mózgu wspierających neurony. Wiadomo, że odgrywają one istotną rolę w chorobie Alzheimera. Badacze przetestowali niemal 1000 fragmentów DNA (tzw. enhancerów, wzmacniaczy transkrypcji), w ludzkich astrocytach hodowanych w laboratorium. Okazało się, że około 150 z nich rzeczywiście wpływa na aktywność genów, a wiele kontroluje geny powiązane z ryzykiem choroby Alzheimera.Przełomowe badanie na dużą skalęDo badań wykorzystano połączenie technologii CRISPRi oraz sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek. Dzięki temu naukowcy mogli jednocześnie sprawdzić setki potencjalnych przełączników genów.– Zastosowaliśmy CRISPRi, aby wyłączyć potencjalne enhancery w astrocytach i sprawdzić, czy zmienia to ekspresję genów – mówi główna autorka badania, dr Nicole Green. – Jeśli tak się działo, wiedzieliśmy, że znaleźliśmy funkcjonalny enhancer i mogliśmy ustalić, który gen (lub geny) kontroluje – dodaje.Dlaczego choroby „ukrywają się” poza genami?Profesor Irina Voineagu, która nadzorowała badanie, podkreśla, że odkrycie pomaga zrozumieć wyniki wielu badań genetycznych.– Kiedy badacze szukają zmian genetycznych wyjaśniających choroby takie jak nadciśnienie, cukrzyca, a także zaburzenia psychiatryczne i neurodegeneracyjne, w tym chorobę Alzheimera, często trafiają na zmiany nie tyle w genach, ile pomiędzy nimi – tłumaczy.Jej zdaniem nowe badanie tworzy swoistą „mapę”, która pokazuje, które fragmenty niekodującego DNA rzeczywiście sterują ważnymi genami w mózgu.– Nie mówimy jeszcze o terapiach, ale nie da się ich opracować, dopóki nie zrozumie się schematu połączeń – zaznacza.Dane dla sztucznej inteligencjiZebrane dane są już wykorzystywane do trenowania modeli sztucznej inteligencji, które mają przewidywać, które fragmenty DNA pełnią funkcję przełączników genów. Z bazy korzysta m.in. zespół Google DeepMind, pracujący nad modelem AlphaGenome.– Ten zbiór danych może pomóc biologom obliczeniowym sprawdzić, jak dobrze ich modele przewidują funkcję enhancerów – podkreśla prof. Voineagu.Nadzieja dla medycyny przyszłościNaukowcy zaznaczają, że odkrycie nie prowadzi jeszcze bezpośrednio do leczenia choroby Alzheimera. Może jednak w przyszłości pomóc w rozwoju medycyny precyzyjnej, czyli terapii działających bardzo selektywnie na konkretne typy komórek.– To coś, co chcemy badać znacznie głębiej: ustalić, których enhancerów możemy użyć do włączania lub wyłączania genów w jednym typie komórek mózgu i w bardzo kontrolowany sposób – mówi dr Nicole Green.Zobacz także: Rak jelita grubego do pokonania? Przełomowe odkrycie polskich badaczy