Новый «атлас» раскрывает работу генов на ранних стадиях развития эмбриона

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего создали детальную картину того, как гены функционируют во время эмбрионального развития, используя в качестве модели круглого червя Caenorhabditis elegans (C. elegans). Исследование опубликовано в журнале Cell.

Несмотря на завершение проекта «Геном человека» более 20 лет назад, процесс превращения оплодотворенной яйцеклетки в сложный организм с разными тканями до конца не изучен. C. elegans — идеальная модель для этого, так как многие его гены и ранние стадии развития схожи с человеческими.

Методология исследования:

• Ученые систематически заблокировали работу почти 500 генов, важных для эмбриогенеза, по одному.
• Развитие эмбрионов отслеживали с помощью таймлапс 4D-визуализации и методов computer vision.
• Анализировали ключевые параметры: количество клеток в каждой ткани, их массу, положение и форму.

Результаты и выводы:

• На основе почти 7000 записей 4D-эмбриогенеза для каждого гена создали уникальные «отпечатки пальцев».
• Гены сгруппировали в кластеры по принципу «виновен по ассоциации», что выявило их роль в формировании конкретных тканей (мышц, кожи, кишечника, нервной системы).
• «Многие гены, функции которых считались рядовыми, оказались важными, и их роль была недооценена», — отметила старший автор работы, профессор Карен Огема.
• Подход подтвердил функции известных генов, определил роль малоизученных и выявил новые взаимосвязи между генами и молекулярными путями.

Все данные исследования стали основой для нового онлайн-ресурса PhenoBank. Ученые продолжают работу, чтобы охарактеризовать полный набор из 2000 генов C. elegans, вовлеченных в эмбриогенез.