Цыплята раскроют тайну генома

Опубликованы первые результаты международного исследования генома цыплят, в котором принимает участие Казанский университет. Российский научный фонд поддержал проект грантом в 37 млн рублей. Ученые открыли новые возможности изучения человеческих эмбрионов, прямое исследование которых недопустимо по этическим принципам. Несмотря на то что птицы сильно отличаются от людей, на ранних стадиях развития они весьма похожи: около 60% производящих белок человеческих генов совпадают с генами курицы. В дальнейшем данные исследования планируют использовать для изучения анабиоза, в который куриные эмбрионы могут впадать при пониженных температурах.

Исследование развития эмбрионов человека запрещено во всем мире по этическим соображениям. Чтобы обойти это ограничение, международная группа исследователей из Японии (Университет Кумамото и RIKEN), России (Казанский федеральный университет), Испании (Университет Кантабрии) и Австралии (Университет Западной Австралии) наблюдает геном куриного эмбриона от момента откладывания яйца до проклевывания птенца.

— Люди — сложные организмы: мы состоим почти из 400 различных типов клеток, которые позволяют нам думать, смотреть, двигаться и т.д. Но при этом геном везде одинаков — и в клетках мышц, и в нервных клетках, и во всех остальных. Значит, геном в них работает по-разному. То, как именно происходит его регуляция, нас интересует в первую очередь, — рассказал «Известиям» один из авторов исследования аспирант Института фундаментальной медицины и биологии КФУ Руслан Девятияров.

По словам ученого, начало работе положили японские исследователи из института RIKEN. В начале 2000-х они запустили проект изучения генома человека и млекопитающих FANTOM. Помимо характеристик клеток и тканей, ученых всего мира интересуют такие процессы, как появление опухолей, образование отдельных тканей из стволовых клеток и др.

— Эмбриональное развитие — интересный с фундаментальной точки зрения процесс, при котором происходит дифференцирование клеток, формируются органы и ткани. Для таких лабораторных животных, как дрозофила, лягушка или рыбка Данио-рерио, данные о молекулярных механизмах регуляции генома при развитии эмбриона уже получены и изучаются. Но в случае с человеком это невозможно. Мы выбрали цыплят. На генетическом уровне, а также на уровне физиологии и анатомии их развитие намного ближе к эмбриону человека, чем у лягушки или рыбки, — пояснил Руслан Девятияров.

Отбором и подготовкой материала занимались японские ученые. Российская часть проекта — проделать биоинформатический анализ, создать базу данных эмбрионального развития, а также дать качественную оценку этой базе. Результаты работы казанских ученых опубликованы нынешней осенью в научном журнале PLOS Biology.

Следующий этап исследования, к которому ученые приступят в будущем году, будет базироваться на полученной базе данных. Исследователи изучат феномен анабиоза эмбрионов цыплят, которые при пониженных температурах могут останавливать на время биение сердца. Результаты второй части исследовательской работы будут полезны с различных точек зрения: их можно будет использовать для хранения донорских органов и тканей, или же в сельском хозяйстве — для введения тех же эмбрионов цыплят в куриных яйцах в анабиоз для длительного хранения. Но есть и более важные цели.

— В кино показывают, как люди летят в космос на дальние расстояния — к примеру, с целью колонизации другой планеты — и спят в капсулах. Берут с собой образцы тех же эмбрионов. Это, конечно, не так скоро понадобится, но наше исследование лежит в основе таких технологий будущего, — уверен Руслан Девятияров.

Заведующий кабинетом биоинформатики и моделирования биологических процессов Института проблем экологии и эволюции РАН Варос Петросян считает, что подобные исследования генома необходимы для лучшего понимания природных механизмов. Доктор биологических наук Дмитрий Лось уверен, что исследование полезно, но погружать людей в анабиоз рано.

— Насчет транспортировки людей — я не знаю, насколько оно нам вообще нужно. Но что касается животных — нужно сохранять их генофонд, создавать коллекции биологических видов. Это сегодня трудноосуществимо: для сохранения организмов нужны криопротекторы и т. п. Поэтому исследование может быть весьма полезно, — заявил Дмитрий Лось.

Проект рассчитан на пять лет. С 2014 года на его реализацию Российский научный фонд (РНФ) выделил более 37 млн рублей. Помимо РНФ, с российской стороны работа финансировалась за счет субсидии в рамках господдержки Казанского федерального университета.