"Я бы сравнил эту возможность с тем, чтобы вместо костыля вырастить потерявшему ногу человеку новую конечность", — говорит один из ведущих авторов исследования, профессор молекулярной биологии Таллиннского технического университета Тынис Тиммуск.

Во фрагменте генома, который привлек внимание ученых, последовательности нуклеотидов, или букв ДНК, не связаны между собой. Другими словами, из него невозможно получить никакой белок. Но хотя этот тип ДНК на протяжении длительного времени считался бесполезным или даже мусорным, теперь отношение к нему изменилось.

Помимо защиты и стабилизации генома, он, среди прочего, влияет на экспрессию генов, то есть на воспроизводство и количество новых белков. "Эти регионы, генные усилители, могут располагаться очень далеко от гена, на который они оказывают влияние, что также было обнаружено в нашем анализе", — объясняет Тиммуск. Поскольку структура генома трехмерна, на этапе секвенирования не всегда важно, сколько "букв" ДНК разделяют рассматриваемые участки.

В частности, ученых Таллиннского технического университета интересовала связь такого усилителя с геном, ответственным за выработку нейротрофического фактора головного мозга (BDNF). Один и тот же белок играет важную роль в том, как клетки мозга организуются, перестраивают связи между собой, а также поддерживают жизнедеятельность в целом. Так, в предыдущих работах исследователи связывали изменения уровня BDNF с рядом неврологических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и шизофрения. "Исследователи также заметили, что люди с более низким уровнем BDNF склонны к полноте", — описывает обширный эффект белка профессор.

В работах, касающихся BDNF, ученые ранее фокусировались на нейронах, которые непосредственно участвуют в обработке информации. Также в мозгу есть астроциты — клетки, обеспечивающие поддержку нейронов, которые, помимо прочего, регулируют количество поступающих к нервным клеткам питательных веществ и удаляют излишки возбуждающих веществ, таких как дофамин.

Именно на этих клетках в своей недавней работе сосредоточили внимание Тынис Тиммуск и его коллеги Аннела Аварлайд, Юрген Тувикене, Эли-Эелика Эсвальд и другие. "Мы ясно показали, как удаление усилителя влияет на экспрессию гена BDNF", — говорит профессор. Точное редактирование генома стало возможным благодаря системе CRISPR/Cas9, которую можно сравнить с инструментом поиска и удаления в программах обработки текста.

Тиммуск отметил, что астроциты производят гораздо меньше BDNF, по сравнению с нейронами. "Однако его количества может быть достаточно, чтобы повлиять на нервные клетки и работу мозга", — отметил профессор. Хотя это еще не было непосредственно продемонстрировано, к команде удалось подтвердить, что ген BDNF вместе с его усилителем является одним из немногих известных участков генома астроцитов, которые могут регулироваться сигналами норадреналина и дофамина, передаваемыми между клетками мозга.

Авторы исследования надеются, что найденный ими участок, а также другие подобные усилители генов могут быть полезны при лечении различных неврологических заболеваний. Непосредственное влияние на экспрессию самого гена оказалось относительно трудным и привело к нежелательным результатам. Генный усилитель мог бы, образно говоря, вести себя как ускоритель, с помощью которого можно ускорить движение всего автомобиля. "В мозгу взрослых образуется очень мало новых нервных клеток. Мы надеемся, что в будущем сможем использовать BDNF для облегчения повреждений, вызванных, например, болезнями Альцгеймера и Паркинсона", — говорит Тынис Тиммуск.

Исследование было опубликовано в журнале Glia.