Trình tự bộ não đang phát triển của con người phát hiện ra hàng trăm ngàn bản sao gen mới
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra 214.516 dạng đồng phân độc nhất trong vỏ não mới đang phát triển - hơn 70% trong số đó chưa được nghiên cứu trước đây.
Ảnh minh họa
Một nhóm do các nhà nghiên cứu tại UCLA và Đại học Pennsylvania dẫn đầu đã tạo ra một danh mục đầu tiên về biến thể đồng dạng gen trong não người đang phát triển. Bộ dữ liệu mới này cung cấp những hiểu biết quan trọng về cơ sở phân tử của rối loạn não tâm thần và phát triển thần kinh, đồng thời mở đường cho các liệu pháp nhắm mục tiêu.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science cũng nêu chi tiết cách biểu hiện bản phiên mã thay đổi tùy theo loại tế bào và mức độ trưởng thành, phát hiện ra rằng việc thay đổi mức độ biểu hiện đồng dạng gen có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách não người phát triển.
Mỗi tế bào trong cơ thể chúng ta đều chứa thông tin di truyền giống nhau được mã hóa trong DNA, nhưng chính sự biểu hiện của các protein khác nhau, được mã hóa trong bản phiên mã mRNA, mới mang lại cho tế bào những chức năng riêng biệt. Những protein đa dạng, hay các dạng đồng phân này, chủ yếu phát sinh từ quá trình ghép nối thay thế - một quá trình rất phổ biến trong não và góp phần tạo ra nhiều loại protein và đặc tính của nó.
Tiến sĩ Luis de la Torre-Ubieta thuộc Trung tâm Y học tái tạo Eli và Edythe Broad cho biết: “Dựa trên nghiên cứu trước đây, chúng tôi biết rằng sự điều hòa isoform là một đặc điểm phân tử quan trọng để hiểu sự phát triển của não và nguy cơ di truyền đối với các rối loạn tâm thần kinh”. Nghiên cứu Tế bào gốc tại UCLA, người đồng chủ trì nghiên cứu cùng với Tiến sĩ Michael Gandal, phó giáo sư về tâm thần học và di truyền học tại Trường Y Perelman thuộc Đại học Pennsylvania.
Trước đây, bất chấp sự phổ biến của nó, vai trò của sự đa dạng về ghép nối và phiên mã đặc hiệu của loại tế bào trong não người đang phát triển vẫn chưa được nghiên cứu một cách có hệ thống do những hạn chế trong các thế hệ công nghệ giải trình tự trước đó. Tại đây, các nhà nghiên cứu đã có thể tận dụng các công nghệ giải trình tự đọc dài thế hệ thứ ba mới để thu thập các phân tử RNA hoàn chỉnh và lập hồ sơ bản phiên mã đầy đủ của hai vùng chính của vỏ não mới đang phát triển: vùng mầm chứa tế bào gốc và vỏ não. tấm chứa các nơ-ron mới được tạo ra.
Công nghệ này cho phép các nhà nghiên cứu phát hiện ra 214.516 dạng đồng phân độc đáo - hơn 70% trong số đó chưa từng được nghiên cứu trước đây. Sau đó, họ so sánh hai vùng não đang phát triển và quan sát thấy những thay đổi về mức độ biểu hiện đồng dạng rất quan trọng đối với sự hình thành thần kinh, sự biệt hóa và số phận tế bào - về bản chất là sự trưởng thành của não.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy hàng ngàn công tắc đồng dạng xảy ra trong quá trình phát triển não bộ, cho thấy các protein liên kết với RNA chưa được xác định trước đây có vai trò trong nhận dạng tế bào và quyết định số phận tế bào. Phát hiện của họ cũng làm sáng tỏ các cơ chế nguy cơ di truyền đối với các rối loạn phát triển thần kinh và tâm thần kinh, bao gồm việc đánh giá lại tầm quan trọng và mức độ phù hợp lâm sàng của hàng nghìn biến thể di truyền hiếm gặp.
de la Torre-Ubieta, trợ lý giáo sư về tâm thần học và khoa học hành vi cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra rằng các gen có nguy cơ cao gây ra chứng tự kỷ hoặc rối loạn phát triển thần kinh có xu hướng là các gen có nhiều dạng đồng phân hơn và những dạng đồng phân đó được biểu hiện khác nhau trong quá trình hình thành thần kinh”. "Điều này ngụ ý rằng sự rối loạn điều hòa biểu hiện của các dạng đồng phân cụ thể là một cơ chế tiềm ẩn gây ra các rối loạn này."
Các nhà khoa học nghiên cứu về não thường dựa vào danh mục gen và bản phiên mã gen có sẵn công khai. Tuy nhiên, mô não người, đặc biệt là mô phôi thai, rất khó tiếp cận, hạn chế tính toàn diện của các bộ dữ liệu này. Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã thu được sáu mẫu mô vỏ não mới đang phát triển của con người đại diện cho giai đoạn giữa thai kỳ hoặc 15 đến 17 tuần sau khi thụ thai. Thời điểm phát triển này trong não người là một cửa sổ quan trọng trong đó sự phức tạp của não chúng ta - cơ quan phức tạp nhất trong cơ thể chúng ta - bắt đầu xuất hiện.
Gandal cho biết: “Những mẫu mô này cho phép khám phá bản phiên mã mới ở mức độ đáng kinh ngạc”. "Và bởi vì những cơ sở dữ liệu này chưa kết hợp hoặc thể hiện những thời điểm quan trọng này, nên chúng tôi có thể mở rộng đáng kể sự hiểu biết của mình về cách thức điều hòa gen trong bối cảnh phát triển não bộ của con người."
Các nhà nghiên cứu cho biết những phát hiện từ nghiên cứu này có ý nghĩa điều trị mạnh mẽ và có thể áp dụng được trên lâm sàng. Việc khám phá các bản phiên mã mới có thể mở đường cho việc xác định các phương pháp điều trị mới trong các thử nghiệm liệu pháp gen hoặc các thử nghiệm trị liệu nhắm mục tiêu cho các cá nhân mang những đột biến hiếm gặp liên quan đến rối loạn tâm thần hoặc phát triển thần kinh.
Trong tương lai gần, dữ liệu cũng có ý nghĩa trực tiếp trong việc cải thiện khả năng chẩn đoán di truyền của các rối loạn phát triển thần kinh. Bởi vì nghiên cứu đã tìm thấy hàng nghìn biến thể di truyền có tác động mạnh hơn so với suy nghĩ trước đây, nên các gia đình hoặc cá nhân mang những biến thể đó có thể hiểu rõ hơn về việc con cái họ có thể dễ mắc một số rối loạn nhất định như thế nào.
Gandal đã chia sẻ dữ liệu này với một số đồng nghiệp tại Bệnh viện Nhi đồng Philadelphia, nơi có nhiều trẻ em mắc chứng rối loạn phát triển thần kinh hiếm gặp hoặc các rối loạn phát triển chưa được chẩn đoán. Các bác sĩ ở đó đã sử dụng tài nguyên này để giúp giải thích tốt hơn về mặt chẩn đoán di truyền thần kinh.
Gandal, cũng là một bác sĩ tâm thần hành nghề, cho biết: “Tôi thực sự vui mừng được tận dụng nguồn lực này để giúp đỡ các bệnh nhân”. "Việc có được kiến thức này sẽ đưa chúng ta tiến một bước gần hơn đến việc có thể phát triển các phương pháp điều trị nhắm mục tiêu và hiểu được cơ chế di truyền theo cách cụ thể hơn nhiều."
Nguồn Đại học California - Khoa học Y tế Los Angeles
- Những tiến bộ mới trong liệu pháp miễn dịch virus ung thư(30/5/2024)
- Những người tham gia thử nghiệm chỉnh sửa gen CRISPR nhận thấy thị lực được cải thiện(17/5/2024)
- Tăng cường phản ứng của bệnh nhân với liệu pháp miễn dịch ung thư(16/5/2024)
- Các nhà khoa học xác định phần não mới ở chuột kiểm soát phản ứng viêm của cơ thể(5/5/2024)
- Vắc-xin ung thư mRNA mới kích hoạt phản ứng miễn dịch mạnh mẽ để chống lại khối u não ác tính(4/5/2024)
- Liệu pháp tiêu diệt vi khuẩn siêu độc Klebsiella pneumoniae(2/5/2024)
Các bài khác
- Bọt Tuyết Vệ Sinh Vùng Kín Phụ Nữ EMPURA công dụng, cách dùng(12/11/2024)
- Thuốc Emrosi điều trị bệnh trứng cá(7/11/2024)
- Thuốc Rezdiffra điều trị cho bệnh nhân bị viêm gan nhiễm mỡ không do rượu(29/10/2024)
- Thuốc Orlynvah điều trị nhiễm trùng đường tiết niệu(28/10/2024)
- Khăn vệ sinh vùng kín phụ nữ Altawell Intimate Wipes - Công dụng, cách sử dụng (25/10/2024)
- Xịt mũi họng lợi khuẩn Altawell Bionasa - TBYT - Tác dụng, liều dùng, cách dùng (25/10/2024)
- Itovebi là thuốc gì?(18/10/2024)
- Sản phẩm từ thiên nhiên có thực sự hiệu quả với bệnh Tai Mũi Họng ở trẻ? Lời giải đáp từ Otosan(16/10/2024)
- Combo sản phẩm cho bà bầu bị viêm mũi xoang(16/10/2024)
- Thuốc Cobenfy trị bệnh tâm thần phân liệt(16/10/2024)