Генетический атлас лица поможет в лечении заячьей губы
Ученые впервые раскрыли генетический механизм, который формирует индивидуальные черты лица эмбриона в период с 6 по 11 неделю его развития. Уникальные особенности внешности, которые практически не повторяются, зависят не только от генов, но и от управляющих их активностью «переключателей». Эти закономерности помогут специалистам понять причины врожденных черепно-лицевых патологий и разработать методы их лечения. Однако, как подчеркивают эксперты, для практического использования результаты требуют дальнейшего экспериментального подтверждения. Данную информацию сообщает портал Известия.
Международная группа ученых, включая российских исследователей, создала атлас — карту различных типов клеток и регуляторных элементов, участвующих в формировании индивидуальных черт человека. Результаты работы имеют не только фундаментальное значение, но и могут помочь в лечении врожденных черепно-лицевых пороков, а также стать основой для выращивания тканей в регенеративной медицине.
«Генетическое разнообразие человека приводит к удивительному многообразию форм лица, а черепно-лицевые аномалии являются одними из наиболее распространенных врожденных дефектов. Понимание клеточных механизмов, через которые геном влияет на вариативность черт лица, остается сложной задачей. В этом исследовании мы создали мультимодальный атлас формирования лица на сроке 6–11 недель эмбрионального развития», — заявили ученые в статье для журнала Nature Genetics.
Исследование показало, что «фундамент» лица закладывается на самых ранних этапах эмбрионального развития. Важную роль в этом играют пространственные гены, которые размечают лицо на отдельные зоны — нос, глазницы, зубную область и нижнюю челюсть. Индивидуальные черты формируются благодаря специальным «переключателям», которые активируют гены в нужное время и в определенных клетках.
Созданный атлас поможет медикам интерпретировать роль вариантов ДНК, функция которых пока неизвестна, и которые обнаруживаются у пациентов с аномалиями развития лица. С его помощью специалисты смогут выяснить, в каких типах клеток и на каком этапе развития активируются эти генетические механизмы.
Эта работа значительно углубляет понимание роли генов и их регуляторных участков в формировании лица, пояснил участник исследования, заведующий лабораторией «Экстремальная биология» КФУ Олег Гусев.
— Множество заболеваний связано с изменением морфологии лица. Важны не только мутации в самих генах, но и изменения в регуляторных элементах генома, которые контролируют экспрессию генов. Эти данные могут привести к созданию новых инструментов. Геномный анализ становится все более доступным. Если у ребенка обнаруживается мутация, отсутствующая у родителей, и она находится вне гена, мы можем с большой вероятностью предположить, что она связана с болезнью, повлиявшей на лицо. Это практический смысл работы, — отметил он.
При заячьей губе патология может развиваться не только из-за нарушений в самом гене, но и вследствие изменений в регуляторном элементе генома. Понимание причин позволяет воздействовать на механизм развития заболевания, пояснил Олег Гусев.
— В этой работе реконструированы биохимические процессы, связанные с генами, клетками и тканями лица. Это позволяет понять, какие препараты могут помочь направить развитие лица по правильному пути и как компенсировать генетические нарушения. Первый шаг к созданию новых генотерапевтических препаратов — понимание того, что именно работает неправильно, — добавил специалист.
Представленное исследование — лишь начальный этап к пониманию генетических причин развития патологий лица. Для него потребовалось дорогостоящее секвенирование генома, проведенное на ограниченной выборке, уточнил в беседе с «Известиями» иммунолог Михаил Болков. По его словам, лицо человека — один из важных эволюционных критериев, на основе которых действует естественный отбор. У животных этот фактор играет менее значимую роль.
— У человека чрезвычайно сложное строение лицевого скелета, формирование которого начинается еще до 11-й недели развития плода. Полученные данные о причинах патологий важны, но требуют дальнейшей проверки и подтверждения. Тем не менее ученые движутся в правильном направлении, — отметил он.
По словам генетика Евгения Лильина, исследование открывает перспективы воздействия на участки генома, связанные с формированием индивидуальных черт лица. Однако прежде, чем применять полученные результаты на практике, ученым необходимо проверить, как на этот процесс влияют внешние факторы.
Пока существуют лишь экспериментальные методы воздействия на описанные генетические механизмы, и использовать их в медицинских целях нельзя. Кроме того, современные технологии генной модификации не считаются безопасными, подчеркнула директор Института биологии и биомедицины ННГУ Мария Ведунова.
— Нет генов, отвечающих исключительно за формирование лица. Воздействие на них может затронуть и другие процессы в организме. Изолированные аномалии лица значительно осложняют жизнь человека и влияют на его социализацию. Однако такие нарушения встречаются редко и диагностируются слишком поздно, когда исправить их уже невозможно, — добавила она.
Работать на опережение пока возможно лишь в небольшом числе случаев, когда заболевание имеет семейный характер.
