Людина та біотехнологія Мистецтво та культура в Австрійському форумі

Інститут геноміки та біоінформатики


Джуліана Богнер-Стросс - доцент Інституту геноміки та біоінформатики ТУ Грац. Разом зі своєю робочою групою вона досліджує характеристику генів, які відіграють певну роль у ліпідному обміні. В даний час вона керує субпроектами в рамках австрійської програми дослідження геному "GEN-AU Genome Research в Австрії" та в DK-plus: "Хвороби метаболізму та серцево-судинної системи".

Ожиріння швидко зростало у всьому світі за останні кілька десятиліть, і зараз це не лише ризик для здоров'я, але й економічна проблема. Ми зацікавлені у визначенні та характеристиці генів, які відіграють важливу роль у метаболізмі ліпідів. Для цього ми в першу чергу використовуємо моделі культури клітин, в яких ми можемо вмикати і вимикати ці гени за необхідності, і які дають нам дуже швидку відповідь на питання, чи грають ці гени роль у зберіганні жирів у клітинах. Інтерес фармацевтичної промисловості до впливу на такі гени в контексті терапевтичного застосування швидко зростає.


Ожиріння (ожиріння) досягло величезних розмірів за останні кілька десятиліть, що робить це не тільки ризиком для здоров'я, але і значною економічною проблемою. Сьогодні у світі погіршується така ж кількість людей, як і ожирінням (близько одного мільярда кожна). Ожиріння призводить до багатьох вторинних захворювань, таких як діабет 2 типу, високий рівень ліпідів у крові, високий кров'яний тиск, атеросклероз, інфаркти, інсульти, рак, безпліддя, артрит та багато іншого. В Австрії близько 50 відсотків населення страждають від надмірної ваги, а 15 відсотків страждають ожирінням. Надмірна вага - це індекс маси тіла (ІМТ)> 25, ожиріння - ІМТ понад 30. ІМТ обчислюється наступним чином:


Відсоток людей із ожирінням в Австрії різко зріс за останні роки: 20 років тому він становив вісім відсотків, сьогодні майже вдвічі більше. Одинадцять відсотків австрійців у віці від шести до 14 років також страждають ожирінням.

культура


Це ставить Австрію в середині поля в Європі, і, якщо дивитись у всьому світі, вона набагато перевищує такі країни, як США, Аляска та Іран. У цих країнах понад 30 відсотків населення страждають ожирінням. У всьому світі близько 15 мільйонів людей щороку помирають від серцево-судинних захворювань, таких як інфаркти та інсульти, які виникають внаслідок ожиріння або в результаті ожиріння. (Неправильна) дієта, безумовно, відіграє головну роль у розвитку ожиріння. Проблема "проста": організм споживає більше енергії, ніж може спалити.

Таким чином, жирові відкладення створюються негайно - з поважних причин: наше тіло запрограмовано вживати запобіжних заходів із зорі людства, а саме на «погані часи», коли їжі може не вистачати. Але наш сидячий спосіб життя також відіграє надзвичайно «важливу» роль у розвитку ожиріння.


Звичайно, існують також генетичні схильності до розвитку ожиріння, включаючи як моногенетичні, так і полігенетичні схильності (розвиток такої характеристики, як ожиріння, через один або кілька генів). Однак вони набагато менш актуальні, ніж надмірне споживання їжі та сидячий спосіб життя. Ожиріння та згадані вище захворювання засновані, серед іншого, на порушеннях ліпідного обміну, які призводять до масового накопичення ліпідів (жирів) у жировій тканині та інших тканинах, таких як серцевий м’яз, скелетні м’язи та печінка.

людина


Зараз моя робоча група поставила перед собою завдання визначити гени, які відіграють певну роль у розвитку жирових клітин (адипогенез), і описати ці гени функціонально. Сьогодні ми знаємо весь геном людини, але лише 50 відсотків генів виявлено за їх функцією. Щоб знайти функціонально нехарактеризовані гени, які можуть відігравати роль у ліпідному обміні або у формуванні жирових клітин, ми використовуємо аналіз транскриптомів як перший крок.


За допомогою цієї техніки жирові клітини-попередники (преадипоцити) та жирові клітини (адипоцити), що вирощуються в культурі, порівнюються на генетичному рівні. Преадипоцити і адипоцити мають однакові гени, але для того, щоб жирова клітина-попередник перетворилася на жирову клітину, певні гени повинні бути регульованими, а інші зниженими. Ці регульовані гени можна дослідити за допомогою аналізу транскриптомів.

австрійському

У цих експериментах ми можемо дослідити близько 15 000 генів одночасно для їх регуляції. У цей момент в дію вступає біоінформатика. Оцінка такого експерименту вручну, ймовірно, зайняла б місяці; за допомогою біоінформатики це можна зробити протягом декількох годин або днів, залежно від обсягу експерименту. Результат - перелік функціонально охарактеризованих і - що ще цікавіше для нас - функціонально нехарактерних генів, які регулюються під час утворення жирової клітини. На наступному етапі ці гени в клітинах культури надмірно продукуються або вимикаються. Наслідки тепер можуть бути далекосяжними, наприклад, надвиробництво або вимкнення гена в жирових клітинах-попередниках може призвести до того, що ці преадипоцити більше не стануть жировими клітинами. Звичайно, можливий і зворотний сценарій; Тобто вимкнення або перевиробництво гена призводить до того, що преадипоцити ще ефективніше зберігають жир.


В даний час ми працюємо над геном, необхідним для виробництва жирових клітин із жирових клітин-попередників. Якщо ми вимкнемо ген у клітинах культури, вони вже не зможуть зберігати ліпіди. Наступним кроком у нашій лабораторії є вимкнення цього гена у мишей, щоб з’ясувати, чи ці миші більше не здатні нарощувати жирову тканину.


Ідентифікація таких генів та їх функціональна характеристика, природно, мають величезний вплив на розуміння регуляції ліпідного обміну. Відповідно, у часи збільшення ожиріння та пов’язаних із цим захворювань інтерес фармацевтичної промисловості до впливу таких генів, як мішені в терапевтичному застосуванні, відповідно великий.