Ученые института Глэдстоуна обнаружили тонкий механизм, за счет которого сердечная мышца эмбриона превращается в здоровое и полностью сформировавшееся бьющееся сердце. Открытие предлагает новый взгляд на генетические причины врожденного порока сердца и открывает путь к методам его лечения.
В статье, опубликованной в последнем выпуске журнала « Nature Genetics», группа ученых лаборатории старшего научного сотрудника института Гэадстоуна доктор Бенуа Бруно (Benoit Bruneau) описала роль генов EZH2 и Six1 в эмбриональном развитии сердца. Ученые подчеркивают важность эпигенетических биологических процессов, то есть динамического развития, при котором формирование клетки на ранних стадиях развития организма имеет долгосрочные последствия, например, неправильная активация генов при формировании плода может стать причиной врожденного порока сердца у взрослых.
«Около 1,3 млн. детей и взрослых в США живут с врожденным пороком сердца, а значит, для сохранения жизни им ежедневно необходим определенный набор лекарств, а в некоторых случаях операция по пересадке сердца, – говорит доктор Бруно, который по совместительству является профессором педиатрии в университете Калифорнии. – Я надеюсь, что понимание эпигенетической регуляции сердечного развития, позволит нам приблизиться к улучшению жизни этих людей».
На определенных этапах развития сердца именно ген EZH2 отключает другие гены, которые больше не нужны. В ходе предыдущих работ Бенуа Бруно много внимания уделялось тому, какие гены должны остаться активными, чтобы сердце сформировалось нормально. В нынешнем исследовании доктор Бруно и его коллега, научный сотрудник института Глэдстоуна доктор Дельгадо-Олгвин (Delgado-Olguin) выявили гены, которые обязательно должны быть отключены. Для этого они провели ряд экспериментов на лабораторных мышах, удаляя ген EZH2 на различных стадиях развития эмбриона и сравнивая полученный результат с обычными мышами.
Как ни удивительно, но внутриматочное развитие мышей без EZH2 проходило абсолютно нормально. Только после рождения оказывалось, что увеличенные и ослабленные сердца лишенных гена EZH2 мышат не в состоянии эффективно перекачивать кровь.
Более подробный анализ показал, что один из генов, который отключает EZH2 – это ген Six1. Его активность требуется очень недолго и только на определенном этапе. «Когда Six1 остается активен слишком долго, а именно это происходило у мышей без гена EZH2, он активирует другие гены, которые не должны вмешиваться в формирование сердца, например, гены формирования скелетных мышц, – поясняет доктор Дельгадо-Олгвин. – Именно происходящее под их влиянием расширение и утолщение сердечной мышцы мышей со временем привело к сердечной недостаточности».
«Six1 – лишь один из многих EZH2-регулируемых генов, – говорит доктор Бруно. – Наша следующая цель выяснить, как именно EZH2 регулирует другие гены, тогда мы сможем полностью понять, как сердце становится сердцем, и как помочь ему в этом».
