Стволовые клетки рассказали о мозаицизме человеческого генома

Окрашенные индуцированные стволовые клетки. Во врезе - графики плотности прочтения их ДНК. Изображение Vaccarino lab

Биологи Йельского университета показали, что соматический мозаицизм распространен гораздо шире, чем считалось ранее. Оказалось, что у трети клеток кожи человека в ДНК имеются делеции или повторы. Работа опубликована в журнале Nature, а ее краткое содержание приводится на сайте университета.

Для того, чтобы установить индивидуальные отличия в ДНК клеток кожи, ученые использовали технику получения индуцированных стволовых клеток (iPSC). Этот метод позволяет придать соматическим клеткам способность неограниченно делится. Дело в том, что для определения последовательности (секвенирования) ДНК ученым требуется иметь ее во множестве копий, так как секвенирование индивидуальных молекул нуклеиновых кислот пока сопряжено с исключительными техническими трудностями.

Создав из индивидуальных клеток кожи стволовые, ученые смогли размножить их в культуре. Благодаря этому, авторы получили неограниченное число копий клеточной ДНК и смогли установить ее последовательность обычным способом.

Оказалось, что число клеток, чья ДНК отличается от канонического общего генома в коже человека достигает 30 процентов. Это неожиданно высокая цифра противоречит ранее признанному мнению, что индивидуальные отличия приобретают только "нездоровые" - предраковые и раковые клетки. Обнаруженные отличия в основном заключались в дупликации или, наоборот, вырезании части ДНК.

В соответствии с классическими представлениями биологии развития, последовательность ДНК каждой клетки многоклеточного организма должна быть идентична. Различия, которые лежат в основе непохожести разных клеток одного человека заключаются не в ДНК, а в ее регуляции - не в том, какие гены присутствуют в клетке, а в том, какие из них включены. Тем не менее, из-за ошибок при реплкации ДНК в ходе индивидуального развития отдельные клетки приобретают собственные генетические особенности. Это явление называется соматическим мозаицизмом.

За метод получения индуцированных стволовых клеток, который авторы применили в данной статье, Джону Гардону и Синъя Яманака в 2012 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.