Новости и мнения

Сезонные гены

Исследования показывают, что экспрессия генов меняется не только в течение дня, но и в течение года.

Согласно исследованию, опубликованному сегодня (12 мая) в Nature Communications, экспрессия генов в иммунных клетках человека варьируется в зависимости от сезона – это первое в своем роде исследование особенностей изменения экспрессии генов в течение года.

Результаты указывают на «своего рода молекулярную характеристику времен года у людей», сказал Гислен Бретон , который изучает циркадные ритмы в Университете Техаса в Хьюстоне, но не принимал участия в работе.

В иммунных клетках крови экспрессия генов, которые способствуют воспалению, имеет тенденцию повышаться зимой и падать летом, обнаружила команда, возглавляемая исследователями из Кембриджского университета. Исследователи выдвинули гипотезу, что эти и другие модели сезонной экспрессии генов могут помочь объяснить сезонность заболеваний, от инфекционных заболеваний, таких как грипп, до хронических состояний, таких как болезни сердца.

«Теперь мы знаем, что у всех типов иммунных клеток есть свои циркадные часы, как и у практически всех других органов и типов клеток в организме», – Николас Чермакян , который изучает циркадные ритмы в Институте психического здоровья Дугласа и Университете Макгилла в Монреале. Канаде, сказал ученый по электронной почте. «Более того, иммунные реакции, контролируемые циркадными часами, варьируются в зависимости от времени суток», – добавил Чермакян, который не участвовал в работе. «Что за новое исследование. , , говорит нам, что информация о времени должна приниматься во внимание при оценке экспрессии генов и информации, связанной с иммунитетом, не только в дневном масштабе времени, но и в соответствии с временем года ».

Кембриджский Хакин Кастро Допико , который получил докторскую степень в лаборатории Джона Тодда , был вдохновлен начать этот анализ после прочтения того, как экспрессия репрессора воспаления у мышей, ARNTL , меняется в течение дня. В то время лаборатория Тодда также сотрудничала с исследователями в Германии в рамках продолжающегося исследования под названием BABYDIET, в котором изучалось влияние безглютеновой диеты в течение первого года жизни на развитие детей и риск развития диабета 1 типа. BABYDIET требует регулярного сбора крови от участников в течение многих лет. Поэтому Кастро Допико использовал данные, чтобы задать «другой вопрос», вспоминает Тодд. «Он сказал:« Я возьму этот уникальный набор клинических данных, который мы сгенерировали, и задам вопрос: «Меняется ли экспрессия генов не в течение дня, а в разные сезоны?» »

Команда начала с изучения выражения ARNTL в когорте BABYDIET, обнаружив, что оно имеет сильную сезонность: уровни повышаются летом и понижаются зимой. Исследователи также изучили другие гены часов и обнаружили, что многие из них (девять из 16) демонстрируют сезонные паттерны экспрессии.

Исследователи тоже смотрели за пределы часовых генов. Из набора данных BABYDIET они обнаружили, что 23 процента всех исследованных генов различались в зависимости от сезона.

Группируя сезонные гены из когорты BABYDIET по категориям, исследователи обнаружили, что общая провоспалительная экспрессия генов росла зимой и падала летом, следуя той же общей схеме экспрессии, что и ARNTL .

Затем исследователи обратились к общедоступным данным двух дополнительных исследований, посвященных диабету и астме, последнее – многоцентровое исследование с участием участников из нескольких стран. Они обнаружили, что закономерности летней и зимней экспрессии генов, наблюдаемые в когорте BABYDIET, были инвертированы в наборе данных из австралийской астматической когорты, что указывает на то, что сезонные тренды были постоянными даже в разных полушариях. В астматической когорте из Исландии, которая подвергается периодам 24-часового солнечного света, сезонные образцы были нерегулярными.

Используя генетические маркеры каждого типа клеток, команда обнаружила, что уровни отдельных типов клеток крови в группе BABYDIET, по-видимому, варьируются в зависимости от сезона. Изучение состава крови, сданной Кембриджскому биоресурсу для исследований в течение года, подтвердило, что состав действительно варьируется в зависимости от сезона. В популяции из Гамбии, страны Западной Африки, расположенной к северу от экватора, исследователи изучили закономерности клеточного состава крови, используя данные, собранные через биобанк Кенебы, и обнаружили, что клеточный состав крови был привязан к сезону дождей. Исследователи выдвинули гипотезу о том, что эти сезонные изменения клеточного состава крови являются основными факторами сезонных изменений в экспрессии генов.

Изучение экспрессии генов в биопсиях жировой ткани из независимого исследования близнецов также выявило сезонные вариации экспрессии генов, расширяя эту тенденцию сезонных вариаций за пределы крови и иммунных клеток.

Выдающийся вопрос заключается в том, повышается ли уровень экспрессии провоспалительных генов зимой как оскорбительная мера против патогенов или как ответ на усиленное воздействие патогенных микроорганизмов. «Это аргумент« курица и яйцо », – сказал Тодд.

Знание сезонной экспрессии генов может потенциально помочь исследователям лучше понять и лечить сезонные заболевания. Например, известно, что смерть от сердечно-сосудистых заболеваний более вероятна зимой, когда, согласно этому исследованию, экспрессия провоспалительных генов высока.

«Наши наблюдения помогают объяснить, почему некоторые хронические заболевания носят сезонный характер, так как наша иммунная система повышена до провоспалительного, поэтому при сердечно-сосудистых заболеваниях мы более склонны к развитию патологии, которая может привести к сердечно-сосудистой смерти», – сказал он. Тодд. «Параллельно я уверен, что большее бремя инфекционных заболеваний, которое мы испытываем, также является фактором, способствующим изменениям, которые мы наблюдали. Я думаю, что оба.

Кермакян сказал, что еще слишком рано обсуждать клиническую полезность этих результатов. «То, что несомненно, – отметил он, – это то, что информация о сроках, циркадная, но также, возможно, сезонная / годовая, должна приниматься во внимание все больше и больше в будущем с целью обеспечения наиболее адекватного лечения для пациентов. Реакция на лечение может быть очень разной в одно время года или через шесть месяцев ».

X. Castro Dopico et al., « Широко распространенная сезонная экспрессия генов выявляет ежегодные различия в иммунитете и физиологии человека», Nature Communications , doi: 10.1038 / ncomms8000 , 2015.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *