Лабораторний журнал в Інтернеті З зародкової лінії
Вимкнено через зародкову лінію
У нашому публікаційному аналізі досліджень гормонів та метаболізму Мартін Храбе де Анджеліс був серед 30 найбільш цитованих умів. У Мюнхені він очолює Інститут експериментальної генетики Центру Гельмгольца, є професором Технічного університету і членом ради Німецького центру досліджень діабету (DZD).
Laborjournal: У Мюнхені ви керуєте так званою "клінікою для мишей". Що це за заклад?
Мартін Храбе де Анджеліс: Німецька мишача клініка була першим у своєму роді закладом для системного аналізу моделей захворювань людини. Він є частиною Центру Гельмгольца в Мюнхені у тісній співпраці з університетами. Ми створили європейську мережу, і зараз по всьому світу існує багато клінік для мишей. Ми всі працюємо разом у Міжнародному консорціумі фенотипування мишей, маючи на меті спочатку отримати нокаутну лінію миші для кожної області кодування. Ми маємо справу не з індивідуальним геном, а з загальним уявленням: як які «шляхи» пов’язані між собою? Зараз у цьому консорціумі понад 7000 ліній миші.
Вважається, що діабет 2 типу обумовлений способом життя та генетичними схильностями. Вони підозрюють, що набуті характеристики також відіграють певну роль, які епігенетично передаються нащадкам. Як ви придумали цю гіпотезу?
Храбе де Анджеліс: Ми знаємо від епідеміологів, що існує значний вплив на навколишнє середовище. Вправи та харчування відіграють головну роль. Але є також люди, які мало займаються спортом і багато їдять - і все ще залишаються здоровими. Зрозуміло також, що існує масивна генетична складова. Зараз ми знаємо близько 400 локусів, і це робить це дуже складним. Оскільки в багатьох випадках ми нічого не знаємо про ці локуси. Який ген уражений? Це розділ, що кодує білок, чи не кодує? Тим не менше, можна підрахувати, що цих 400 локусів та відомих факторів навколишнього середовища недостатньо для пояснення швидкого збільшення діабету 2 типу серед населення. Тому ми придумали епігенетику. Ми припускали, що схильність також може передаватися наступному поколінню, яке перебуває поза базовою послідовністю.
Про це був твій інститут три роки тому (Nat Genet, 48 (5): 497-9). Вони годували мишей по-різному, а потім оглядали своїх нащадків.
Храбе де Анджеліс: Я згоден. У генетиці рослин існує велика робота щодо епігенетичних ефектів через покоління. Питання завжди було в тому, наскільки це також відбувається у ссавців. Тому що там фактично відбувається два раунди деметилювання.
Я збирався запитати: Ви завжди читаєте, що набуті метилювання знову видаляються під час дозрівання статевих клітин і що відбувається епігенетичний "скидання".
Храбе де Анджеліс: Правильно. А також є деметилювання у ранньому зародку. Однак окремі винятки у ссавців тепер також відомі. Деметилювання безумовно має місце, але я не знаю жодної роботи, яка б чітко і послідовно показувала, що насправді всі локуси знову деметилюються. Навпаки, ми тепер знаємо, що дійсно існують можливості для окремих локусів зберегти свою епігенетичну модифікацію через зародкову лінію.
Це повинні бути епігенетичні механізми? Наприклад, біологи з розвитку дрозофіли десятки років тому повідомляли про “материнські фактори”, які допомагають визначити фенотип потомства. Яйцеклітина містить мРНК матері, яка впливає на експресію генів в ембріоні. Це може бути схоже на людей та мишей.
Храбе де Анджеліс: Звичайно, такі фактори, як середовище в матці, лактація чи мікробіом, також відіграють певну роль у розвитку ембріона ссавців. Або агресивна поведінка батьків може вплинути - є багато таких "незрозумілих факторів". Це була ідея мого колеги Йоганнеса Бекерса тут, в інституті, виключити саме ці руйнуючі фактори. Тож ми дозволили батьківським тваринам метаболічно зійти з рейок шляхом висококалорійної та жирної дієти і хотіли дізнатись, чи можна їх придбані зміни перенести на наступне покоління. Ми створили ембріони заплідненням in vitro і довели їх до кінця здоровими мишами, тобто у сурогатних матерів, щоб ми могли якомога більше виключити незрозумілі фактори. Потім ми перевірили: як реагує покоління F1 на певні дієти зараз?
Це означає, що обох батьківських тварин годували висококалорійною дієтою, а їхніх нащадків порівнювали з потомством контрольних тварин, які зазвичай годувались?
Храбе де Анджеліс: Так. Але ми змінили це ще далі, і в деяких тестових серіях лише годували батька або лише маму з високим вмістом жиру. Якщо тоді ви подивитесь на всі ці комбінації, результат приголомшливий. Ми чітко бачимо, що у нащадків батьків, які отримують метаболічні дераїли, що харчуються, також виявляється змінений метаболічний фенотип. Якщо ми покладемо цих нащадків на дієту з високим вмістом жиру, вони реагують набагато інакше, ніж тварини худорлявих батьків. Ми бачимо, що одні риси успадковуються більше через батька, а інші - через матір. Надмірна вага у наступному поколінні надходить більш-менш у рівних пропорціях як через ооцити, так і через сперму. Навпаки, вплив на рівень глюкози в крові передається сильніше по материнській лінії.
Це означає, що ви можете виключити класичні материнські ефекти через плазму ооцитів - інакше цього впливу від батьківських мишей не існувало б.
Храбе де Анджеліс: Точно тому, що навіть якщо вплив найсильніший, коли обидва батьки метаболічно зірвані з колії: ми бачимо, що однієї сперми також достатньо, щоб викликати фенотип у наступному поколінні. І як я вже сказав, ми бачимо ці відмінності. Тим часом ми навіть можемо дуже точно диференціювати профілі транскриптома і визначити, які впливи опосередковуються через материнську, а які по батьківській лінії. Це раніше неопубліковані дані лабораторії Йоганнеса Беккерса.
І ця епігенетична інформація зберігається за допомогою метильних груп?
Храбе де Анджеліс: Ми не знаємо, чи це просто передається через метилювання. Інші стадії також можуть бути втручені - але молекулярні підписи потрібно десь знайти. Робота над цим - велика робота, і над цим ми працюємо.
Наскільки добре такі результати від миші передаються людям?
Храбе де Анджеліс: Дослідження метаболізму порівняно чітко показали, що значна частина того, що було досліджено на гризунах за останні двадцять років, дуже застосовна до людини. Центр Гельмгольца в Мюнхені та DZD тісно співпрацюють у багатьох дослідженнях. Є все більше і більше клінічних досліджень діабету, і ми завжди проводимо дослідження на мишах паралельно, просто тому, що ми можемо глибше вивчити патофізіологію органів і використовувати аналіз оміки. Наприклад, ми провели дослідження з нашими колегами DDZ з Дюссельдорфа, в якому було задано питання: Що насправді відбувається, коли ви даєте одноразовий прийом їжі з високою часткою насичених жирних кислот, що приблизно еквівалентно двом Біг Макам або гігантській піці? Ми розглядали це як у здорових людей, так і у мишей. Чітко видно, що фенотипи та патофізіологія майже однакові в обох організмів (J Clin Invest, 127 (2): 695-708). Захоплюючі часи для досліджень діабету.