Neuere Forschungen haben gezeigt , dass winzige DNA-Fragmente im Blut zirkuliert eine Person kann den Wissenschaftlern ermöglichen, das Krebswachstum zu überwachen und sogar einen Einblick in einem sich entwickelnden Fötus ' Gensequenzen . Aber Isolierung und Sequenzierung diese Bits von genetischem Material macht wenig Einblick in die DNA dient dazu, die verwirrende Anzahl von Zellen, Geweben und biologischen Prozesse , die unser Körper und unser Leben definieren, zu generieren.
Nun haben Forscher an der Stanford -Universität haben über die sich auf die statische Information von DNA -Sequenzen in das Blut abgegeben bewegt . RNA - - im Blut , sondern sie haben ein viel dynamischeres Bild durch Überwachung Verschärfung des anderen genetischen Materials erzeugt. Es ist der biologische Unterschied zwischen einem Standbild und einem Video , wenn es um herauszufinden, was der Körper tut, und warum kommt .
"Wir denken, diese Technik als eine Art " molekulare Stethoskop '", sagte Stephen Quake , PhD, Professor für Biotechnik und der angewandten Physik ", und es ist allgemein nützlich für jedes Gewebe Ihnen etwas ausmachen, zu analysieren. Es gibt viele mögliche praktische Anwendungen für diese Arbeit . Wir könnten es verwenden, um für die Dinge schief läuft in der Schwangerschaft, aussehen Präeklampsie oder Anzeichen einer Frühgeburt. Und wir hoffen , es zu benutzen , um allgemeine Fragen der Gesundheit in verschiedenen Organen zu verfolgen. "
Quake und seine Kollegen kombiniert den Einsatz von Hochdurchsatzverfahren von Mikroarrays und Next-Generation -Sequenzierung , um die Sequenzen und relativen Pegel der RNA im Blut von schwangeren Frauen , gesunden Probanden und Alzheimer-Patienten zu untersuchen. Durch die Fokussierung auf RNA -Nachrichten Proteine bekannt, nur in bestimmten Geweben hergestellt werden codiert, waren sie in der Lage, die Entwicklung oder die Gesundheit von bestimmten Organen im ganzen Körper zu verfolgen.
Die Lee Otterson Professor an der School of Engineering und Howard Hughes Medical Institute Investigator ist Quake der leitende Autor eines Papiers der Forschung zu beschreiben , um hier in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht. Doktoranden Winston Koh und Wenying Pan sind Hauptautoren der Studie.
Bis auf wenige Ausnahmen , Ihrem Genom von Ihrem DNA kodiert wird unter jeder Zelle in Ihrem Körper geteilt. Spezielle Gewebe und Organe werden durch die Expression nur bestimmte Untergruppen von Genen aus den Tausenden von Möglichkeiten in Ihrem Genom gebildet . Diese Genexpression teilweise durch Moleküle, so genannte Boten-RNAs , die Anweisungen in Genen , um Protein - Fabriken der Zelle kodiert durchgeführt. Die Proteine wiederum tun viel von der Arbeit der Zelle.
Spezialisierten Proteinen und anderen regulatorischen Molekülen in jeder Zelle steuern, welche Gene exprimiert werden , wenn sie exprimiert werden, und wie viel von jeder RNA -Nachricht erfolgt. Als ein Ergebnis können die bestimmten Sequenzen von Messenger- RNA verwendet weit unter Geweben und verschiedenen biologischen und Umweltbedingungen variieren.
Es ist seit Jahrzehnten , dass Blut winzigen Mengen der im Streubesitz befindlichen DNA und RNA durch den Tod oder beschädigte Zellen im ganzen Körper freigesetzt enthält bekannt. Oft ist dies Zelltod stellt natürliche Zellerneuerung ; manchmal ist es das Ergebnis von Krankheitsprozessen . Aber bis vor kurzem der Analyse dieses genetische Material wurde aufgrund seiner Knappheit schwierig.
New Sequenzierungstechniken geeignet für eine sehr kleine Mengen an Erbmaterial eröffnen breitere Perspektiven für die Forscher überall. Die meisten Anstrengungen sind auf die Analyse der DNA im Blut , entweder um ihre Sequenz zu bestimmen und um die relativen Mengen von bestimmten Chromosomen Vergleichen konzentriert. Diese Techniken sind Anwendungen bei der Diagnose von Krebserkrankungen durch die Suche nach bestimmten Mutationen nicht im Genom des Patienten vorhanden ist. Quake Labor einen neuen Weg , die Ärzte zu bestimmen, ob ein Fötus wahrscheinlich Erkrankungen wie das Down-Syndrom , die durch abnorme Chromosomen- Kopie Zahlen definiert werden, haben können . Es wird geschätzt, dass im Jahr 2013 wurden mehr als 500.000 schwangeren Frauen eine Version von nicht-invasiven pränatalen Test Quake , um mehr über die Gesundheit ihrer Föten zu lernen.
In der neuen Studie , die Forscher eine bisher in Quake Labor zu identifizieren, welche zirkulierende RNA-Moleküle in einer schwangeren Frau waren wahrscheinlich von ihrem Fötus gekommen entwickelte Technik und die von ihren eigenen Organen waren . Sie fanden sie in der Lage , die Entwicklung von bestimmten Geweben , einschließlich dem Gehirn und die Leber, als auch die Plazenta während der drei Schwangerschafts einfach durch Analyse von Blutproben von schwangeren Frauen über die Zeit zu verfolgen war .
Quake und seine Kollegen glauben, dass die Technik auch im Großen und Ganzen als diagnostisches Werkzeug durch den Nachweis Notsignale von erkrankten Organen , vielleicht sogar , bevor klinische Symptome sind offensichtlich. Insbesondere fanden sie sie erhöhte Werte von neuronalen spezifischen RNA -Nachrichten bei Menschen mit zu erkennen konnten Alzheimer-Krankheit verglichen mit den gesunden Probanden .
Schließlich , zusätzlich zu Überwachung Messenger -RNA-Spiegel , die kodieren Protein - Bauanleitungen , waren auch die Forscher in der Lage, andere Arten von RNA zu erkennen - wie lange , nicht-kodierende RNA und Kreis RNAs - , die wahrscheinlich erhebliche regulatorische Funktionen innerhalb der Zelle spielen . Die weitere Analyse dieser Moleküle könnten zusätzliche Einblicke in Gesundheit und Krankheit zu erhalten.
"Wir haben über die reine Erfassung Gensequenzen , um wirklich zu verstehen, zu analysieren und Muster der Genaktivität bewegt ", sagte Quake . " Die Kenntnis der DNA -Sequenz eines Gens im Blut hat sich gezeigt, nützlich in einigen speziellen Fällen, wie Krebs, Schwangerschaft und der Organtransplantation zu sein . Die Analyse der RNA ermöglicht eine viel breitere Perspektive , was los ist in den Körper zu einem bestimmten Zeitpunkt . "