Исследователи Национального института глаза (NEI), изучающие эпигеномные изменения в светочувствительных фоторецепторах мышей, имеют более четкое представление о том, как возрастные заболевания глаз могут быть связаны с возрастными изменениями в регуляции экспрессии генов. Результаты, опубликованные 21 апреля в сети Cell Reports, предполагают, что эпигеном можно использовать в качестве терапевтической стратегии для предотвращения основных причин потери зрения, таких как возрастная дегенерация желтого пятна (AMD). NEI является частью Национального института здоровья.
“Наше исследование выявляет молекулярные изменения и биологические пути, связанные со старением палочковых фоторецепторов, светочувствительных клеток сетчатки. Будущие исследования теперь могут продвинуться вперед, чтобы изучить, как мы можем предотвратить или отсрочить потерю зрения при старении и, надеюсь, снизить риск связанной с ней нейродегенерации” сказал ведущий исследователь исследования, Ананд Сваруп, доктор философии.D., старший научный сотрудник и заведующий лабораторией нейробиологии, нейродегенерации и восстановления NEI.
Каждый организм рождается с геномом, библиотекой генов, которые контролируют все клеточные и тканевые функции организма. Экспрессия этих генов – когда информация, хранящаяся в ДНК, преобразуется в инструкции для создания белков или других молекул – модулируется и поддерживается эпигеномом организма. Эпигеном маркирует код ДНК для модификации экспрессии генов способами, которые могут быть как благоприятными, так и неблагоприятными для выживания.
Оказывается, взаимодействие между геномом и эпигеномом развивается по мере старения организма. Поэтому ученые изучают модификации эпигеномной ДНК, чтобы понять, почему определенные заболевания развиваются с возрастом.
Чтобы изучить, как такие модификации ДНК могут влиять на зрительную функцию с возрастом, команда Сварупа выполнила полногеномное секвенирование изменений метилирования ДНК в фоторецепторах палочек мыши на четырех отдельных стадиях в течение жизни животного. Метилирование ДНК – это эпигенетический механизм, необходимый для нормального развития и дифференцировки клеток, а также он связан со старением и образованием рака. Если присутствует, метилирование ДНК обычно подавляет экспрессию генов.
Секвенирование проводилось в возрасте трех месяцев (молодые), 12 месяцев (средний возраст) и 18 и 24 месяцев (старше). Средняя продолжительность жизни мыши – около двух лет.
Стержневые фоторецепторы – это преобладающий тип клеток сетчатки, светочувствительной ткани в задней части глаза. Стержневые фоторецепторы обеспечивают зрение при тусклом свете и имеют решающее значение для выживания колбочковых фоторецепторов, которые обеспечивают дневное и цветовое зрение. Дисфункция палочек часто встречается у пожилых людей и может быть ранним признаком ВМД и других дегенеративных заболеваний сетчатки.
Исследователи идентифицировали 2054 дифференциально метилированных региона в четырех возрастных группах мышей, то есть геномные области с различиями в метилировании ДНК.
“Мы знаем, что изменения метилирования ДНК тесно связаны с биологическим возрастом, но до этого исследования у нас было ограниченное понимание того, как эти изменения коррелируют с клеточной функцией,” Сваруп сказал. Это первое исследование, в котором изучаются изменения метилирования ДНК с возрастом животных. В очень немногих исследованиях изучались изменения метилирования ДНК у людей с AMD, основной причиной потери зрения у людей в возрасте 50 лет и старше, которая может прогрессировать, даже если потеря зрения неопределяема.
Затем исследователи проанализировали дифференциально метилированные области с данными секвенирования РНК, чтобы более внимательно изучить, как гены мыши по-разному транскрибируют белки в сетчатке по мере старения животных.
Эти анализы выявили явные сдвиги в том, как гены продуцируют белки, имеющие отношение к энергетическому метаболизму, функции митохондрий и долговечности палочковых фоторецепторов, что указывает на их вклад в возрастную восприимчивость к заболеваниям.
Стержневым фоторецепторам для поддержания зрения требуется огромное количество энергии, поэтому они уязвимы для метаболических стрессов, сопровождающих старение. Энергетическая депривация фоторецепторов считается ключевым фактором нейродегенерации сетчатки.
“Нейроны, в частности фоторецепторы, предпочитают глюкозу в качестве источника энергии, но при старении мы неожиданно наблюдали утилизацию жирных кислот. Эти исследования показывают, как изменения в функциях палочек старения могут сделать их уязвимыми к вариациям генетической предрасположенности и факторам окружающей среды, которые вместе вызывают общие слепящие заболевания, связанные со старением,” Сваруп сказал.
“Наша работа обеспечивает ключевую связь между старением, эпигеномом, дисфункцией митохондрий клетки и такими заболеваниями, как AMD. Полученные данные имеют широкое значение для того, как мы понимаем возрастную нейродегенерацию не только в глазу, но и в других частях тела,” он сказал.
“Будущие исследования позволят оценить, способствует ли метилирование ДНК изменениям в экспрессии метаболических генов, и, таким образом, представят эпигеномное редактирование как терапевтическую возможность для лечения возрастных заболеваний сетчатки,” сказал первый автор исследования, Ксимена Корсо-Диас, доктор философии.D., докторант в лаборатории нейробиологии, нейродегенерации и восстановления.
Меня тут глазная клиника зрение заинтересовала, мне кажется такая информация порадует и заинтересует очень многих. По этому, если вам это интересно, то стоит обязательно посмотреть.