Decenija duga potraga istraživača širom sveta za genom koji je presudan u kontroli formiranja krvi i krvnih sudova kod embriona, pokazuje kako nauka može biti fascinantna. Prošlo je i više od 20 godina od kada je Didier Stainier, direktor Instituta Max Planck za istraživanje srca i pluća, otkrio zebricu mutanta. Ovaj mutant imao je nedostatak razvoja i krvnih sudova i krvnih ćelija i bio je, do sada, jedinstven fenomen. Sada je njegova istraživačka grupa uspela da pronađe gen odgovoran za to. On se kvazi sakrio na samom kraju hromozoma 13 i otkriven je korišćenjem najnovije molekularno bioloških metoda. Otkriće gena nije samo od naučnog interesa, već može postati važno i za regenerativnu medicinu.
U vrlo ranoj fazi razvoja embriona, krvni sudovi i krvne ćelije formiraju se zajedničkim progenitorskim ćelijama. Vreme i način na koji se krv i sudovi formiraju regulisano je u genetskom programu višestrukim genima. Sredinom devedesetih, tokom svog boravka u SAD-u, Didier Stainier je kod zebrica otkrio mutanta koji “poseduje jedan od najuzbudljivijih razvojnih nedostataka ikada pronađenih kod zebrica”, navodi Sven Reischauer koji je zajedno sa Oliver Stone i Alethia Villasenor jedan od glavnih autora studije. Zbog genetske promene kod ove ribe, nijedan od gena uključenih u genetski program za krv i krvne ćelije nije aktiviran. Samim tim, ove ćelije se ne mogu razvijati. Stainier je mutanta nazvao “kloš”, zbog srca u obliku kloš šešira.
U poslednje dve decenije, razne laboratorije širom sveta učestvovale su u pravom lovu na gen koji stoji iza mutanta. “Identifikovanje Kloša je za sve nas bilo kao rešavanje deceniju starog, krivičnog slučaja genetike. Međutim, u ovom slučaju, počinilac nije bio taj koji je nepoznat, već žrtva, oštećen gen“, kaže Reischauer. Istraživači sa Max Planck-a, zajedno sa međunarodnim partnerima, sada su uspešno završili ovaj lov.
“Istraživanje je zakomplikovano zbog činjenice da se kloš gen nalazi na samom kraju hromozoma, u telomernom regionu”, kaže Reischauer. “Sada, sa metodama koje su tek nedavno postale dostupne (na primer, CRISPR/Cas9 i TALEN), imamo alate za analizu ove oblasti. Osim toga, morali smo da pretpostavimo da je gen aktivan samo pre vremena u kojem je nedostatak vaskularnog rasta evidentan. To otežava identifikaciju embriona.”
Nema rasta krvnih sudova bez kloša: dok se u kontrolnom embrionu nakon 16 sati ćelije krvnih sudova mogu primetiti (plavo, strelice) u kloš mutantu nema razviijenih ćelija ni krvi niti krvnih sudova (strelice). Unutrašnji krug je žumance. Zasluge: MPI for Heart and Lung Research, Bad Nauheim.
Istraživači su prvo pregledali ceo deo genoma na kojem su sumnjali da se kloš nalazi. Analizom podataka 26 000 gena otkriveno je 17 gena koji su se mogli smatrati potencijalnim kandidatima. Zatim su sve te kandidate deaktivirali pojedinačno i i ispitali rast krvnog suda u ovim embriona. „Samo smo u jednom slučaju pronašli očekivani sliku, odnosno da rast krvnog suda nije uspela da se indukuje. Tada smo bili sigurni da smo našli kloš gen“, kaže Reischauer.
U dodatnim eksperimentima naučnici su pokazali koliko je Kloš važan za razvoj krvnih sudova i krvnih ćelija u embrionu. Ispostavilo se da su svi geni za koje je od ranije poznato da su uključeni u formiranje krvnih sudova aktivni samo nakon što je Kloš aktivan. U skladu sa tim, Kloš sam po sebi kontroliše aktivnost celokupnog programa.
Taj scenario je potvrđen u tzv. eksperimentima prekomerne ekspresije u kojima su istraživači ubrizgavali čist mRNK kloša u embrion. Ovaj pristup im je omogoućio da pokrenu program za formiranje sudova i krvnih ćelija u onom trenutku razvoja embriona u kojem se on inače aktivira. „Dakle mogli bismo reći da smo pronašli gen koji je odgovoran za kontrolu razvojnog programa“, kaže Stainier.
Kloš je izgleda veoma očuvan u prirodi: gen je prisutan čak i kod ptica. Kod sisara postoji blisko povezan gen koji može da preuzme funkciju kloša u modelu zebrica. „Zato pretpostavljamo da će identifikacija gena i njegove funkcije imati velike mogućnosti za razvoj novih primena u kontekstu personalizovane terapije matičnim ćelijama“, kaže Stainier.
Izvor: Medical Xpress
