Российские исследователи изучили генный шум у людей, больных свиным гриппом, COVID-19 и сепсисом. Сравнив данные экспрессии генов у пациентов, ученые выявили общие нарушения для этих заболеваний. На основе полученных результатов был разработан новый метод, помогающий выявить критические пути развития заболевания и предсказать их тяжесть. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
«Экспрессия генов описывается двумя параметрами: среднее число копий РНК и шум (отклонение) в числе копий РНК. Практически все исследования по регуляции экспрессии генов фокусируются на определении изменений в среднем числе копий РНК при заболеваниях либо при других условиях эксперимента. Нас же заинтересовали изменения в генном шуме: как независимая величина, отражающая стабильность функционирования биологической системы и как фактор риска развития патологий», — говорит Юрий Мошкин, ведущий научный сотрудник лаборатории генетики лабораторных животных ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН».
Генный шум можно определить, исследуя популяции людей или животных, а также проведя статистическое сравнение по каждому гену для выборки пациентов. Однако выявить генный шум для конкретного человека — непростая задача. В новом исследовании ученые определили генный шум не для отдельных генов, а для их наборов, объединенных общими свойствами по какому-либо признаку. Это назвали шумом генных ансамблей: его концепция помогает выявлять нарушения целиком для биологических функций, кодируемых ансамблями генов.
Мировая пандемия дала ученым возможность проверить разрабатываемый метод на практике. Выяснилось, что в большинстве случаев риск смерти от COVID-19 обуславливается острой иммунной реакцией организма хозяина на патоген, то есть сепсисом. При сепсисе затраты клеточной энергии увеличиваются на 20–50%, а при септическом шоке еще больше. В итоге организм убивает сам себя. Однако современная медицина не умеет эффективно лечить его: в Нидерландах и Великобритании ежегодный процент смертности от сепсиса у пациентов реанимационных отделений составляет около 20–30%, без влияния коронавируса.
Ученые исследовали шум генных ансамблей у пациентов реанимационных отделений Нидерландов и Великобритании с пневмонией и сепсисом. Оказалось, что генный шум существенно возрастает у больных сепсисом и у больных свиным гриппом. Кроме того, изменения в шуме генных ансамблей оказались достаточно схожими как у больных сепсисом, так и у больных свиным гриппом. Это помогло доказать, что поиск путей лечения сепсиса будет главным фактором для борьбы с любыми пандемиями на ранней стадии, до создания вакцин и антивирусных препаратов.
«Таким образом, шум генных ансамблей может широко использоваться для диагностики различных заболеваний и, что не менее важно, для поиска альтернативных мишеней и разработки новых способов лечения, в частности путем перепозиционирования известных фармакологических препаратов», — заключает Юрий Мошкин.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
