Ученые уже давно знают о существовании генетической предрасположенности к сердечно-сосудистым заболеваниям. Но до сих пор было не совсем ясно, как это работает и что с этим можно сделать.Однако исследователи из Scripps Research совершили глобальный прорыв в данном направлении.

Исследователи взялись за изучение большого блока ДНК, уже известного в качестве главного генетического виновника болезней сердца, — гаплотипа  9p21.3. До сих пор никто представлял механизм и масштаб его воздействия. Одна из проблем изучения гаплотипа 9p21.3 состоит в том, что этот участок отсутствует у мышей и других животных, а значит, невозможно проводить опыты на животных моделях. Другая проблема заключалась в том, что в этой области ДНК нет традиционных генов, кодирующих белки, что затрудняет прогноз возможных «ходов» 9p21.3.

Ученые раньше называли такие области «генными пустынями», и в прошлом ими пренебрегали, считая их «мусорной ДНК». Однако команде Scripps Research удалось преодолеть препятствия и получить важную информацию.

Исследователи собрали кровь у людей, которые имели версии гаплотипа высокого либо низкого риска, и перепрограммировали их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. На этом этапе клетки были генетически отредактированы с помощью TAL-эффекторов — участок 9p21.3 был устранен. Затем отредактированные стволовые клетки превратили в клетки сосудистой оболочки и детально изучили их, используя методы ДНК-профилирования и биоинженерии.

Исследовательская группа обнаружила, что даже в отсутствие 9p21.3 клетки, взятые у людей с высоким риском сердечных болезней, показали необычно широкий набор аномалий, связанных с почти 3000 генов — это около 10 % от общего изученного числа генов человека. Компьютерные исследования этих генов показали, что дефекты, вызываемые ими, могут способствовать целому ряду сердечно-сосудистых болезней. 

Углубившись в исследование, группа ученых определила потенциальный ключевой генетический регулятор ANRIL, который сам является представителем загадочного класса генов, не производящих белки. Вместо этого он генерирует генетические молекулы, называемые длинными некодирующими РНК. Специалисты заметили, что аномальные клетки стенок сосудов сердца имели более высокие уровни нескольких РНК ANRIL.

Когда ученые добавили эти РНК ANRIL в здоровые клетки, последние продемонстрировали ключевые признаки функционирования при болезнях сердца. Это укрепило ученых в мысли, что именно РНК ANRIL могут быть основными переключателями между здоровым и патологическим клеточным состоянием.

По словам ученых, данное исследование показало возможности редактирования генома плюрипотентных стволовых клеток для изучения генетического риска, связанного с уникальными человеческими областями ДНК или «генными пустынями». Что касается изучения 9p21.3, примечательно, что одна область нашего генома оказывает столь масштабное влияние как на функциональные, так и на генетические характеристики клеток кровеносных сосудов. В ближайшем будущем именно 9p21.3 станет целью  № 1 в борьбе с сердечно-сосудистыми болезнями.