Istraživači sa Univerziteta Arhus izvršili su složene genetske analize stotina svinja i ljudi kako bi identifikovali razlike i sličnosti. Ovo novo znanje može se koristiti da bi se farmerima obezbedilo zdravije svinje i može pomoći farmaceutskoj industriji da uzgaja bolje laboratorijske svinje za testiranje novih lekova.
Možda zvuči čudno, ali zapravo možemo naučiti više o sebi proučavajući svinje. Svinje i ljudi su prilično slični. Naši organi, naša koža i način na koji se razvijaju mnoge bolesti su uglavnom isti.
Svinje su, dakle, dugo korišćene za razvoj i testiranje novih lekova, iako su svinje veće, skuplje i teže za upotrebu u eksperimentima od pacova i miševa.
A sada bi svinje mogle postati još vrednije kao laboratorijske životinje jer su istraživači iz Centra za kvantitativnu genetiku i genomiku na Univerzitetu Arhus mapirali najvažnije genetske sličnosti između svinja i ljudi. Njihovo istraživanje je objavljeno u Nature Genetics.
Istraživači nisu samo identifikovali gene koji su isti kod ljudi i svinja; oni su takođe identifikovali takozvani ‘transkriptom’ u brojnim tipovima tkiva. Tamo gde genom uključuje sve gene koji se nalaze u DNK naših ćelija, bilo da su aktivni ili neaktivni, transkriptom uključuje gene koji su aktivni u različitim tipovima ćelija u našem telu, kaže Lingzhao Fang, jedan od istaknutih istraživača koji stoji iza novog nalazima.
„Ispitali smo koji su geni aktivni i kako su regulisani u 34 različita tipa tkiva kod svinja i uporedili ovo sa sličnim studijama na ljudima. Pogledali smo sve, od tkiva testisa do ćelija kože i različitih moždanih ćelija“, kaže on. On nastavlja: „Niko nikada nije sproveo studiju ovog obima i sveobuhvatnosti, i nadamo se da nova saznanja mogu napraviti razliku u poljoprivredi i farmaceutskoj industriji.“
Pre nešto više od 20 godina, grupa od više od 1.000 istraživača uspela je da mapira ceo ljudski genom. Nakon završetka projekta, istraživači su se nadali da sada mogu da razviju tretmane za skoro sve bolesti, jer su sada znali šifru i mogli da identifikuju greške.
Ali priča nije išla tako.
Istraživači su ubrzo otkrili da postoji velika razlika između gena u knjizi recepata pojedinca i recepata koje zapravo koriste i prevode različiti tipovi ćelija.
To je ono što se takođe naziva genotip i fenotip, pri čemu se fenotip odnosi na osobine ili simptome koji se mogu primetiti kod pojedinca. Zbog veće uloge koju igra transkriptom, osoba može imati genetsku predispoziciju za bolest, a da zapravo ne pati od bolesti.
Drugim rečima, dve osobe koje, na papiru, imaju istu mutaciju bolesti, ne moraju nužno da obole u istoj meri. Uz veće znanje o ulozi transkriptoma u raznim bolestima, moguće je razviti bolje i ciljanije lekove.
Ovo je jedna oblast u kojoj rezultati Lingžao Fangove studije mogu biti korisni u pogledu svinja kao laboratorijskih životinja.
„Svinje postaju prikladnije kao životinje za testiranje novih lekova. Pošto su različiti tipovi tkiva kod svinja i ljudi veoma slični, u stvari, sličniji nego što smo mislili, farmaceutska industrija može testirati bezbednost novih lekova kod svinja sa mnogo većom preciznošću. ,“ on kaže.
U centru svake ljudske i svinjske ćelije, unutar malog jezgra, nalaze se dugi, dvolančani molekuli DNK koji čine hromozome. Pramenovi se sastoje od skoro beskrajnih redova od četiri mala molekula koje skraćujemo na A, C, G i T.
Redosled četiri molekula je ono što formira naše gene. Gen je sekvenca od četiri molekula i služi kao recept za protein.
Međutim, sekvenca mora biti prevedena pre nego što ćelija može da proizvede jedan od mnogih različitih proteina za koje ima recepte u svojoj DNK. To se dešava kada se dva lanca DNK odmotaju tamo gde se nalazi recept, a takozvani RNK lanac se veže za ovo mesto i kopira deo koda koji čini gen. Jednostavno rečeno, RNK je jednolančana DNK.
RNK napušta ćelijsko jezgro i prenosi kod u ćelijske fabrike proteina, ribozome, gde se kod zatim prevodi u protein.
Sve ćelije u našem telu imaju istu DNK, ali delovi DNK koda koji se prevode i aktiviraju razlikuju se od ćelije do ćelije. Ćelije jetre imaju druge aktivne gene od ćelija kože, na primer. Ne prenose sve RNK sekvence kod u fabrike proteina. Umesto toga, neki bitovi se vezuju za druge RNK sekvence kako bi sprečili njihovo prevođenje u proteine ili kako bi se osiguralo da telo proizvodi još više proteina u pitanju.
RNK sekvence koje su aktivne u određenoj vrsti ćelije nazivaju se transkriptom. To je ono što su istraživači proučavali u ovom istraživačkom projektu.
Farmaceutska industrija nije jedina industrija koja potencijalno ima koristi od novih rezultata. Poljoprivreda takođe može da iskoristi rezultate u svojim naporima da uzgajaju svinje sa smanjenim klimatskim uticajem, kaže Lingžao Fang.
„Nikada ranije nije bilo tako sveobuhvatnog mapiranja gena koji su aktivni u različitim tipovima tkiva. Naši rezultati omogućavaju da se preciznije odrede genetski mehanizmi koji dovode do različitih poželjnih osobina kod svinja“, kaže on i nastavlja: „Na primer , osobine koje ih čine pogodnijim za klimu.“
„Naše mapiranje takođe otvara put istraživačima da mnogo preciznije uređuju gene svinja i na taj način razviju potpuno nova svojstva u budućnosti. Pošto sada znamo više o širokom spektru osobina svinja, drugi istraživači mogu lakše da koriste tehnike za uređivanje gena kao što je CRISPR za promenu gena ili umetanje novih sekvenci sa zelenijim svojstvima.“
Svinje zapravo nisu prva životinja čiji su transkriptom Lingžao Fang i njegove kolege mapirali. Počeli su sa kravama pre nekoliko godina, a planiraju da mapiraju niz drugih životinja u narednim godinama.
„Već imamo studiju o pilićima u pripremi. Trenutno je na recenziji, ali se nadamo da ćemo je objaviti početkom sledeće godine“, kaže on.
Pored pilića, svinja i krava, istraživački tim proučava koze, ovce, konje i patke koristeći isti metod. On objašnjava da krajnji cilj nije samo da se poljoprivreda učini zelenijom, već i da se bolje razume osnovna životinjska i ljudska biologija.
„Kada završimo projekat, steći ćemo bolje osnovno razumevanje biologije i evolucije brojnih životinja. Ovo znanje može biti korisno u drugim oblastima“, kaže on i nastavlja:
„Na primer, imamo problema sa prenosom bolesti između ljudi i životinja na farmi. Naše mapiranje nam može pružiti neophodna znanja da ograničimo i sprečimo epidemije u budućnosti.“
Jedan od razloga zašto Lingzhao Fang proučava domaće životinje, a ne divlje životinje, je to što je lako pristupiti uzorcima tkiva i velikim količinama podataka. Međutim, dobijeno znanje se može koristiti iu odnosu na divlje, pa čak i izumrle životinje.
„Steći ćemo temeljno razumevanje biologije nekoliko različitih životinja, a sve one imaju divlje rođake koji u osnovi funkcionišu na isti način“, zaključuje on.
