研究表明网络中先天性心脏病的基因

超过二百万婴儿、儿童和成人在美国生活与先天性心脏疫情范围的出生缺陷影响心脏的结构和功能。现在,研究人员在格莱斯顿学院和加州大学旧金山分校取得了进军了解广泛的基因和蛋白质网络出错在先天性心脏疾病的一个子集。

“我们现在有了更深的了解基因部署在某些情况下先天性不当吗心说:“疾病Benoit Bruneau博士,心血管疾病研究所的主任和一个新研究的资深作者。“最终,这可能帮助我们掌握如何调节基因网络的预防或治疗这种疾病。”

先天性心脏病包括各种各样的心脏缺陷,从轻微的结构性问题,导致没有症状严重的畸形,干扰或阻止血液通过心脏的正常流动。少量的基因突变导致先天性心脏病有牵连;第一个被称为TBX5基因被识别。TBX5蛋白是转录因子控制许多其他基因的表达,使其深远的影响。

Bruneau花了过去20年研究开发TBX5基因突变的影响心脏细胞,主要是在老鼠身上进行研究。在新的研究发表在细胞发育,他和他的同事们转向人类细胞使用新方法中发生了什么单个细胞当TBX5基因突变。

“这是第一次我们已经能够研究这个基因突变在人类的背景下,“Bruneau说,他也是一个加州大学儿科学系的教授。ob体育开户网址“鼠标的心是一个很好的代表人类的心脏,但它不是完全相同的,所以它是重要的是能够进行这些实验在人类细胞。"

科学家们开始与人类诱导多能干细胞(iPS细胞),已被胚胎样细胞重新编程,让比如胚胎干细胞细胞的能力,成为在体内几乎所有的细胞类型。

然后,Bruneau集团使用CRISPR-Cas9变异TBX5基因编辑技术的细胞,开始哄着“诱导多能性”细胞变成心脏细胞。随着细胞变得更像心脏细胞,研究人员使用一种称为RNA单细胞测序的方法来跟踪TBX5基因突变如何改变了基因的开启和关闭在成千上万的单个细胞。

实验发现许多基因的表达在细胞突变TBX5更高或更低的水平。重要的是,并不是所有的细胞以同样的方式回应TBX5基因突变;一些在基因表达而其他翻天覆地的变化影响较小。研究人员说,这种多样性反映了这样一个事实:心脏是由许多不同的细胞类型。

”是有道理的,有些人比其他人更受影响,但这是第一次在人类细胞中实验数据表明,多样性,“Bruneau说。

Bruneau然后与计算的研究小组分析受影响的基因和蛋白质是如何彼此相关。新的数据让他们勾勒出一个复杂和相互关联的网络一起工作在心脏发育的分子。

“我们不仅提供了一个基因列表与先天性心脏病,但是我们提供上下文的这些基因是如何连接的,”艾尔Kathiriya说,医学博士,博士,UCSF贝尼奥夫儿童医院的儿科心脏麻醉医师、麻醉学系的副教授和围手术期护理,UCSF格拉德斯通客座科学家、该研究的第一作者。

多个基因已经掉进了已知通路与心脏相关开发或先天性心脏病。那些直接受TBX5基因是作为转录因子的功能,而其他不太直接的方式受到影响,研究揭示,运动员的。此外,许多改变基因相关的先天性心脏病患者的心脏功能,因为它们控制心脏的节奏和放松,和这些基因的缺陷往往是发现一起的结构性缺陷。

新论文不指向任何个人药物目标能够扭转出生后先天性心脏病,但更好的理解网络参与心脏健康的形成,以及先天性心脏病可能导致防止缺陷的方法,研究人员说。同样地,孕妇服用的叶酸预防神经管缺陷,可能会有一种化合物可以帮助确保网络相关的基因和蛋白质先天性心脏病胚胎发育期间保持平衡。

“我们的新数据显示,基因是所有的一部分network-complex但单数,需要保持平衡在心脏的发展过程中,“Bruneau说。“这意味着如果我们可以找到一个平衡的因素使这个网络功能,我们也许能够帮助预防先天性心脏病。”

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