Des chercheurs assemblent un atlas complet des mutations génétiques dans les tissus humains

Des chercheurs assemblent un atlas complet des mutations génétiques dans les tissus humains

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Les chercheurs ont créé le plus grand atlas de mutations génomiques post-zygotiques dans les tissus humains sains jamais assemblé – une avancée scientifique qui pourrait ouvrir de nouvelles voies pour diagnostiquer et traiter les maladies génétiques. C’est le plus grand jamais réalisé en termes de nombre combiné de tissus et de nombre de donneurs échantillonnés.

L’étude, dirigée par des chercheurs de l’Oregon Health & Science University, publiée dans la revue Science.

Le développement montre la voie vers la compréhension des fondements génétiques de la maladie associée au cancer ainsi que d’innombrables conditions causées par un dysfonctionnement cellulaire, y compris le vieillissement. L’atlas pourrait être utile pour diagnostiquer des conditions médicales et potentiellement utile pour inverser les mutations génétiques qui causent la maladie.

“Si vous parlez des changements génétiques comme étant la base de la maladie, il existe maintenant une grande variété de technologies qui nous permettent d’apporter des modifications au génome”, a déclaré l’auteur principal Don Conrad, Ph.D., professeur agrégé à l’OHSU. School of Medicine qui dirige la Division de génétique du Centre national de recherche sur les primates de l’Oregon. “Il est peut-être possible de changer ces mutations que nous avons acquises à cause de la malchance ou de mauvaises habitudes, et de les ramener à ce qu’elles étaient auparavant.”

Fenêtre sur les mutations cellulaires

Les chercheurs ont généré l’atlas en utilisant 54 types de tissus et de cellules compilés après la mort de 948 personnes qui ont fait don de leur corps pour le programme d’expression génotype-tissu de l’Institut national de la santé.

Chaque personne commence comme une cellule unique au moment de la conception, portant une empreinte d’ADN dans le noyau de cette première cellule fécondée. En utilisant ces instructions d’origine de l’ADN, la cellule se divise et se réplique en vastes groupes de cellules qui forment des tissus distincts remplissant des fonctions uniques dans le corps. À tout moment, la personne moyenne est composée d’environ 30 000 milliards de cellules ; au cours d’une vie, cette même personne produit des quadrillions de cellules.

Au fil du temps, une cellule individuelle est endommagée encore et encore. Dans certains cas, ils se réparent des milliers de fois par jour.

“De temps en temps, la cellule fait une erreur lors de la réparation de l’ADN, ou en manque une, et c’est un changement qui se propage”, a déclaré Conrad. “Notre travail nous donne une fenêtre dans la mesure où ces changements se produisent dans différents organes et tissus, et à différentes périodes de notre vie.”

Cette situation, connue sous le nom de mosaïcisme somatique, est le résultat de la mutation de cellules à partir du plan d’origine de l’ADN.

Construire l’atlas

Jusqu’à présent, les recherches génétiques sur les mutations post-zygotes ou après la fécondation ont généralement été menées dans des biopsies de tissus cancéreux tels que les mélanomes cutanés et les tumeurs pulmonaires, ou dans des tissus facilement accessibles tels que le sang.

Le nouvel atlas ouvre un champ d’investigation sur les mutations qui se produisent au cours d’une vie.

“Passer d’une seule cellule à un enfant est un processus remarquable”, a déclaré l’auteure principale Nicole Rockweiler, Ph.D., qui faisait auparavant partie du laboratoire de Conrad à l’OHSU et à l’Université de Washington à St. Louis, et maintenant associée postdoctorale au Broad Institute. du Massachusetts Institute of Technology et de l’Université de Harvard. “Lorsque vous ajoutez des couches de mutations qui se produisent à une partie aussi importante de nos vies, c’est incroyable que nous puissions nous en sortir assez bien à la fin de notre gestation.”

Pour générer le nouvel atlas, les chercheurs ont développé une méthode de calcul utilisant le séquençage d’ARN en vrac pour caractériser les mutations dans un catalogue massif d’échantillons de tissus dans tout le corps. Ils ont pu retracer le point auquel les mutations se sont produites en les cartographiant sur un “arbre de développement”, en les indexant dans les tissus et parmi de nombreuses personnes.

Ils ont découvert que de nombreuses mutations se produisaient systématiquement et de manière quelque peu prévisible à mesure que les gens vieillissaient, bien qu’environ 10% des mutations semblaient être le résultat de quelque chose d’intrinsèque à un individu, que ce soit des gènes ou l’environnement.

Ils ont découvert que la plupart des mutations détectables se produisaient plus tard dans la vie, bien que beaucoup se soient produites avant la naissance.

“Nous avons appris que certains tissus, comme l’œsophage et le foie, acquièrent beaucoup de mutations alors que d’autres tissus comme le cerveau, acquièrent moins de mutations”, écrit Rockweiler dans un article sur le site Web de Conrad Lab décrivant la recherche. “Cela avait du sens pour nous car l’œsophage et le foie sont exposés à de nombreuses toxines environnementales ; ici, les cellules doivent transmettre le message dans un environnement bruyant. Un faible nombre de mutations dans le cerveau a également du sens car le cerveau est principalement composé de cellules qui ne réplique pas.”

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