Oamenii de știință revoluționează cercetarea anti-îmbătrânire cu o tehnologie fără precedent pentru studierea telomerilor

Oamenii de știință revoluționează cercetarea anti-îmbătrânire cu o tehnologie fără precedent pentru studierea telomerilor
iunie 19 15:04 2024
Articol scris de:
Timp citire articol: 5 minut(e)

Cercetătorii de la Institutul Salk au dezvoltat o tehnică revoluționară numită Telo-seq, care ar putea revoluționa cunoștințele despre telomeri, capetele protectoare de la capetele cromozomilor umani.

Telomerii joacă un rol cheie în menținerea integrității materialului genetic uman, însă oamenii de știință care au încercat să îi studieze în detaliu s-au lovit de provocări legate de lungimea acestora și natura lor repetitivă.

Telo-seq depășește aceste obstacole prin combinarea unei abordări inteligente de biologie moleculară cu tehnologia de ultimă generație de secvențiere cu citire lungă.

Ce este mai exact Telo-seq?

În esență, este o metodă care permite cercetătorilor să secvențieze și să analizeze telomerii întregi, împreună cu o parte din ADN-ul subtelomeric adiacent, la un nivel de rezoluție fără precedent.

Tehnica implică atașarea unor adaptoare specializate la telomeri, digerarea ADN-ului înconjurător, lăsând telomerii intacți, și apoi utilizarea secvențierii cu citire lungă dezvoltată de compania britanică, Oxford Nanopore Technologies, pentru a citi secvențele telomerice lungi și repetitive.

Instrumentele computaționale puternice ajută apoi la identificarea și caracterizarea telomerilor în cadrul abundenței de date generate.

Această abordare inovatoare, publicată miercuri în revista Nature Methods, le permite oamenilor de știință să cerceteze compoziția și lungimea telomerilor într-un mod imposibil de realizat până acum.

Prin faptul că oferă o imagine de înaltă rezoluție a acestor structuri cruciale, Telo-seq facilitează o privire asupra dinamicii complexe a telomerilor în timpul dezvoltării umane, îmbătrânirii și bolilor.

Oamenii de știință au demonstrat capacitățile Telo-seq pe o serie de tipuri de celule, inclusiv celule canceroase, celule îmbătrânite și chiar celule stem pluripotente induse.

Descoperirile lor dezvăluie variații izbitoare ale lungimii telomerilor nu numai între diferite tipuri de celule, ci și între brațele individuale de cromozomi și chiar între alelele maternă și paternă ale aceluiași cromozom.

Puterea Telo-seq constă în combinația sa unică de tehnici de biologie moleculară și tehnologie avansată de secvențiere. Procesul începe prin atașarea unor adaptoare specializate la telomeri, care servesc drept mânere moleculare pentru etapele următoare. ADN-ul este apoi digerat cu enzime care taie în locuri specifice, lăsând telomerii intacți.

În continuare, cercetătorii folosesc secvențierea cu citire lungă, care permite citirea unor porțiuni mult mai lungi de ADN în comparație cu metodele tradiționale de secvențiere. Acest lucru este crucial pentru a măsura cu exactitate lungimea telomerilor, care se poate extinde pe mii de perechi de baze. În cele din urmă, se folosesc algoritmi computaționali sofisticați pentru a identifica și analiza secvențele telomerice în cadrul cantității mari de date generate de procesul de secvențiere.

Aplicând Telo-seq la o gamă diversă de tipuri de celule, cercetătorii au descoperit o serie de noi informații despre biologia telomerilor.

Ei au descoperit că lungimea telomerilor poate varia dramatic între diferite brațe de cromozomi din cadrul aceleiași celule, unii telomeri fiind de până la trei ori mai lungi decât alții.

Chiar mai surprinzător, au descoperit că alelele maternă și paternă ale aceluiași cromozom pot avea lungimi semnificativ diferite ale telomerilor.

Echipa a urmărit, de asemenea, dinamica telomerilor în timpul procesului de îmbătrânire, dezvăluind un declin constant al lungimii telomerilor odată cu creșterea dublării populației de celule în cultură.

În mod remarcabil, Telo-seq a fost suficient de sensibilă pentru a detecta scurtarea telomerilor în celule care aveau doar cinci dublări ale populației, demonstrând potențialul său pentru o analiză fină a proceselor de îmbătrânire.

Într-o aplicație la biologia cancerului, cercetătorii au folosit Telo-seq pentru a compara telomerii în celulele canceroase. Acestea își mențin telomerii prin mecanisme diferite. Ei au descoperit că Telo-seq poate face o distincție fiabilă între celulele care utilizează enzima telomerază și cele care se bazează pe calea alternativă de alungire a telomerilor (ALT), o informație crucială pentru dezvoltarea unor terapii țintite împotriva cancerului.

Limitări

Deși Telo-seq reprezintă un progres major în cercetarea telomerilor, autorii recunosc unele limitări ale studiului actual.

Acuratețea măsurării lungimii telomerilor pentru brațe cromozomiale specifice depinde de mai mulți factori, inclusiv de lungimea secvenței subtelomerice, de similitudinea acesteia cu alți subtelomeri și de cât de mult se potrivește eșantionul cu genomul de referință utilizat pentru cartografierea citirilor de secvențiere.

În plus, cercetătorii notează că, pentru a compara în mod cuprinzător lungimile telomerilor între brațele cromozomiale dintr-o populație, va fi nevoie de o cohortă mai mare și mai diversă de eșantioane.

De asemenea, aceștia subliniază că Telo-seq oferă în prezent o imagine instantanee a lungimii telomerilor într-un singur moment, iar pentru a urmări dinamica telomerilor în timp real în cadrul celulelor vii vor fi necesare dezvoltări ulterioare.

Începe revoluția telomerilor

Dezvoltarea Telo-seq marchează începutul unei noi ere în cercetarea telomerilor, una în care oamenii de știință pot cerceta complexitatea acestor structuri vitale cu o precizie fără precedent.

Prin dezvăluirea heterogenității surprinzătoare a lungimii telomerilor în cadrul celulelor și prin furnizarea unui instrument puternic pentru urmărirea dinamicii telomerilor în timpul îmbătrânirii și al bolii, Telo-seq deschide noi căi interesante pentru cercetarea de bază și potențiale aplicații clinice.

După cum concluzionează autorii în lucrarea lor, Telo-seq pregătește terenul pentru investigarea biologiei telomerilor umani la un nivel de detaliu de neegalat.

De la deslușirea mecanismelor fundamentale ale îmbătrânirii până la dezvoltarea de terapii personalizate pentru tulburările legate de telomeri și cancer, posibilitățile deblocate de această tehnică inovatoare sunt cu adevărat vaste.

Cu Telo-seq în mână, oamenii de știință sunt pregătiți să facă o mulțime de noi descoperiri care ar putea transforma cunoștințele despre sănătatea și longevitatea umană.

scrie un comentariu

0 Comentarii

Adaugă un comentariu