Gene off - fat off Omul și biotehnologia Arta și cultura în Forumul Austria
Institutul de Genomică și Bioinformatică
Juliane Bogner-Strauss este profesor asociat la Institutul de Genomică și Bioinformatică de la TU Graz. Împreună cu grupul ei de lucru, ea cercetează caracterizarea genelor care joacă un rol în metabolismul lipidelor. În prezent, conduce subproiecte în cadrul programului austriac de cercetare a genomului „GEN-AU Genome Research in Austria” și la DK-plus: „Boli metabolice și cardiovasculare”.
Obezitatea a crescut rapid la nivel mondial în ultimele decenii și este acum nu doar un risc pentru sănătate, ci și o problemă economică. Suntem interesați să identificăm și să caracterizăm genele care joacă un rol important în metabolismul lipidelor. Pentru aceasta folosim în primul rând modele de cultură celulară în care putem activa sau dezactiva aceste gene după cum este necesar și care ne oferă un răspuns foarte rapid la întrebarea dacă aceste gene joacă un rol în stocarea grăsimilor în celule. Interesul industriei farmaceutice de a influența astfel de gene în contextul aplicațiilor terapeutice crește rapid.
Obezitatea (obezitatea) a atins proporții enorme în ultimele decenii, făcându-l nu numai un risc pentru sănătate, ci și o problemă economică semnificativă. Astăzi, același număr de oameni din întreaga lume suferă de malnutriție ca de obezitate (aproximativ un miliard fiecare). Obezitatea duce la multe boli secundare, cum ar fi diabetul de tip 2, niveluri ridicate de lipide din sânge, hipertensiune arterială, ateroscleroză, infarct miocardic, accidente vasculare cerebrale, cancer, infertilitate, artrită și multe altele. În Austria, aproximativ 50% din populație este supraponderală și 15% sunt obezi. Supraponderalitatea este un indice de masă corporală (IMC)> 25, iar obezitatea este un IMC de peste 30. IMC este calculat după cum urmează:
Procentul persoanelor obeze din Austria a crescut brusc în ultimii ani: acum 20 de ani era de 8%, astăzi este aproape de două ori mai mare. Unsprezece la sută dintre austriecii cu vârsta cuprinsă între șase și 14 ani sunt, de asemenea, obezi.
Austria se află, așadar, în mijlocul domeniului în Europa și este într-un nivel global mai mare decât țările precum SUA, Alaska și Iran. În aceste țări, peste 30% din populație este obeză. La nivel mondial, aproximativ 15 milioane de oameni mor în fiecare an din cauza bolilor cardiovasculare, cum ar fi atacurile de cord și accidentele vasculare cerebrale, care apar în urma sau ca urmare a obezității. Dieta (greșită) joacă cu siguranță rolul principal în dezvoltarea obezității. Problema este „simplă”: corpul consumă mai multă energie decât poate arde.
Astfel, se creează imediat un depozit de grăsime - pentru un motiv întemeiat: corpul nostru a fost programat să ia măsuri de precauție încă din zorii omenirii, și anume pentru „perioadele proaste” în care alimentele ar putea fi în cantitate redusă. Dar sedentarismul nostru joacă, de asemenea, un rol extrem de „important” în dezvoltarea obezității.
Desigur, există și predispoziții genetice pentru dezvoltarea obezității, incluzând atât predispoziții monogenetice, cât și poligenetice (dezvoltarea unei trăsături precum obezitatea printr-o singură sau mai multe gene). Cu toate acestea, acestea sunt mult mai puțin relevante decât consumul excesiv de alimente și stilul de viață sedentar. Obezitatea și bolile menționate mai sus se bazează, printre altele, pe tulburări ale metabolismului lipidic care duc la depozitarea masivă de lipide (grăsimi) în țesutul adipos și în alte țesuturi, cum ar fi mușchiul inimii, mușchiul scheletic și ficatul.
Grupul meu de cercetare și-a propus acum provocarea identificării genelor care joacă un rol în dezvoltarea celulelor grase (adipogeneză) și a descrierii funcționale a acestor gene. Astăzi cunoaștem întregul genom uman, dar doar 50% din gene au fost identificate în funcția lor. Pentru a găsi gene necaracterizate funcțional care ar putea juca un rol în metabolismul lipidelor sau în formarea celulelor adipoase, folosim analiza transcriptomului ca prim pas.
Folosind această tehnică, celulele grase precursoare (preadipocite) și celulele adipoase (adipocite) cultivate în cultură sunt comparate la nivel genetic. Preadipocitele și adipocitele au aceleași gene, dar pentru ca o celulă grasă precursor să devină o celulă grasă, anumite gene trebuie reglate în sus și altele reglate în jos. Aceste gene reglementate pot fi examinate folosind analiza transcriptomului.
În aceste experimente suntem capabili să examinăm aproximativ 15.000 de gene în același timp pentru reglarea lor. În acest moment, bioinformatica intră în joc. Evaluarea manuală a unui astfel de experiment ar dura probabil luni; cu ajutorul bioinformaticii, acest lucru se poate face în câteva ore sau zile, în funcție de sfera experimentului. Rezultatul este o listă de gene caracterizate funcțional și - și mai interesant pentru noi - gene necaracterizate funcțional, care sunt reglate în timpul formării celulei grase. Într-un pas următor, aceste gene sunt supraproduse individual sau oprite în celule în cultură. Consecințele pot fi acum de anvergură, de exemplu, supraproducția sau oprirea unei gene în celulele grase precursoare poate duce la preadipocitele care nu mai devin celule grase. Desigur, este posibil și scenariul opus; Adică, oprirea sau supraproducția unei gene duce la preadipocite care stochează grăsimea și mai eficient.
În prezent lucrăm la o genă, a cărei producție este necesară pentru a transforma celulele grase precursoare în celule grase. Dacă oprim gena din celule în cultură, acestea nu mai sunt capabile să stocheze lipide. Următorul pas din laboratorul nostru este să oprim această genă la șoareci pentru a afla dacă acești șoareci nu mai pot acumula țesut adipos.
Identificarea unor astfel de gene și caracterizarea lor funcțională au în mod natural un impact imens asupra înțelegerii reglării metabolismului lipidelor. În consecință, în perioadele de creștere a obezității și a bolilor asociate acesteia, interesul industriei farmaceutice de a influența astfel de gene ca ținte în aplicații terapeutice este în mod corespunzător mare.