Это ключевой ген, ответственный за проблемы с сердцем при синдроме Дауна.

Теперь исследование, опубликованное в журнале ‘Природа‘идентифицировал ген, ответственный за врожденные пороки сердца, связанные с синдромом Дауна. Это открытие открывает двери для развития будущие профилактические методы лечения одного из наиболее частых осложнений этого генетического заболевания.

Используя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и инструменты искусственного интеллекта, команда под руководством Институт Гладстона (США) обнаружили, что этот ген изменяет способ упаковки и регулирования ДНК, влияя на сотни молекул, необходимых для правильного развития сердца.

«Когда мы удалили лишнюю копию HMGN1 у животных с синдромом Дауна, пороки сердца исчезли», — объясняет он. Дипак Шриваставадетский кардиолог Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF). «Эта информация может быть использована для разработки методов лечения в будущем, которые предотвратят пороки развития сердца у людей с синдромом Дауна, что станет огромным достижением для пациентов и их семей».

Синдром Дауна, также известный как трисомия 21является наиболее распространенным хромосомным изменением, поражающим одного из каждых 700 младенцев. Врожденные пороки сердца у этих людей встречаются в 40–50 раз чаще, чем в общей популяции.

Чтобы выяснить, какие гены в хромосоме 21 задействованы, команда Шриваставы работала с «мозаичными» индивидуумами с трисомией 21 — редким случаем, когда некоторые клетки имеют три копии хромосомы, а другие — только две. Эта модель позволила нам сравнить генетически идентичные клетки, за исключением количества копий 21-й хромосомы, устранив таким образом различия, обусловленные генетической изменчивостью между людьми.

Используя технологию CRISPRa, ученые контролируемо активировали каждый из генов-кандидатов на хромосоме 21 в здоровых клетках, выявляя, какие из них имитируют изменения, наблюдаемые в трисомных клетках.

Искусственный интеллект

Для анализа огромного объема данных были применены алгоритмы искусственного интеллекта, способные выявлять тонкие закономерности в пораженных клетках сердца.

Модель предсказала, что ген HMGN1 в первую очередь ответственен за наблюдаемые изменения. Гипотеза была подтверждена на животных моделях: за счет снижения экспрессии этого гена у мышей с синдромом Дауна развитие сердца вернулось к норме.

«Мы показали, что трех копий HMGN1 достаточно, чтобы изменить развитие сердца», — говорит Фейя Ли, соавтор исследования. «Когда их уровень снижается, дефекты исчезают».

Исследователи предполагают, что, хотя HMGN1 необходим для возникновения пороков сердца, другие гены на хромосоме 21 также может внести свой вклад, включая DYRK1. Сейчас команда продолжает изучать взаимодействие между обоими генами.

В долгосрочной перспективе эти результаты могут привести к созданию методов лечения, способных регулировать активность HMGN1, даже с помощью лечения, проводимого во время беременности. Кроме того, исследование предлагает модель для изучения других заболеваний, вызванных изменениями числа хромосом.