Уникальная карта генетических изменений, формировавших человеческий скелет и влияющих на болезни суставов

Исследование строения человеческого скелета

Как сообщает НВ — Техно: Ученые из Киотского университета (Япония) совместно с исследователями Института Вейцмана (Израиль) представили первый в истории функциональный атлас ДНК-изменений, которые сыграли ключевую роль в формировании человеческого скелета. В ходе работы выяснилось, что концентрация гликозаминогликанов в хрящевой ткани человека снижается в 3–4 раза по сравнению с человекообразными обезьянами. Это открытие помогает объяснить повышенную уязвимость суставов у людей и частоту остеоартрита - одной из самых распространенных болезней суставов. Итоги исследования опубликованы в престижном журнале Nature.

Для создания атласа ученые сравнили геномы более 15 тысяч человек и 139 представителей человекообразных обезьян. В результате ими было выявлено около 5,7 миллиона уникальных для человеческой линии генетических вариаций. Среди них порядка 561 тысячи изменений оказались потенциально связанными с регуляцией активности генов (промоторы и энхансеры). Для проверки функциональной активности этих участков применялся метод MPRA (Multiplexed Reporter Assay), который позволил выделить 15 тысяч вариантов, реально влияющих на работу генов.

Ключевые моменты исследования

Одним из важных этапов стало создание гибридных клеток человека с гориллой и шимпанзе, что дало возможность сравнивать хромосомы в идентичных условиях. Особое внимание уделялось гликозаминогликанам (GAG) - молекулам внеклеточного матрикса, отвечающим за эластичность и увлажненность хрящевой ткани. В суставах человекообразных обезьян уровень GAG практически не меняется, тогда как у людей наблюдается значительное снижение - в 3–4 раза.

«Наше исследование проливает свет на уникальные эволюционные процессы, которые привели к формированию человеческого скелета, закрывая давние пробелы в понимании эволюционной биологии», - отметил один из авторов работы, Їчжі Янь.

Такие данные помогают глубже понять, каким образом эволюционные изменения в генетическом аппарате человека связаны с возникновением типичных заболеваний суставов.

Результаты работы открывают новые перспективы для изучения эволюции человека и особенностей его физиологии. Они подчеркивают значение генетических трансформаций, повлиявших на структуру скелета и, как следствие, на состояние суставов у современного человека. Это знание может стать основой для разработки новых подходов в профилактике и лечении остеоартрита и других суставных заболеваний, которые остаются актуальными вызовами в современной медицине.

Кроме того, исследование генетических изменений в человеческом скелете может быть сопоставлено с другими направлениями в области медицины. Например, ученые из Стэнфорда создали человеческую мозговую ткань в мышах для изучения заболеваний мозга, что подчеркивает важность междисциплинарного подхода в исследовании сложных биологических процессов и заболеваний.