Новосибирские генетики выяснят, как режим сна влияет на работу клеток

Сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН под руководством кандидата биологических наук Алексея Дорошкова запустили проект по изучению влияния хронического недосыпания на работу генов в различных типах клеток. Исследователи намерены выявить долгосрочные риски для здоровья, связанные с систематическим недостатком сна, включая предрасположенность к диабету, сердечно-сосудистым и неврологическим заболеваниям. Данные о результатах проекта планируется публиковать по мере выполнения исследований, а сам проект получил двухлетний грант Российского научного фонда и правительства Новосибирской области.

В Институте цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук стартовал новый научный проект, посвященный одной из ключевых проблем современного урбанизированного образа жизни — хронической депривации сна. Руководит группой Алексей Дорошков, кандидат биологических наук, научный сотрудник сектора изучения моногенных форм распространенных заболеваний человека. Цель исследователей — создать детальную модель того, как постоянный недосып (менее семи-восьми часов в сутки на протяжении недель и месяцев) сказывается на активности генов в разных клеточных популяциях и какие отсроченные угрозы здоровью из этого проистекают.

По оценкам врачей, с подобным состоянием сталкивается значительная доля взрослого населения, особенно жителей крупных городов. Длительный недостаток сна уже давно связывают с повышенным риском ожирения, диабета второго типа, гипертонии, депрессии, ухудшением памяти, а также с ростом сердечно-сосудистых и неврологических патологий. Однако для эффективной профилактики этих последствий необходимо понять молекулярно-генетические механизмы, лежащие в их основе.

Алексей Дорошков поясняет, что человек эволюционно приспособлен к стабильному чередованию темноты и света, тогда как современная городская среда диктует иные правила: работа допоздна, ранние подъемы, перелеты через несколько часовых поясов и круглосуточное искусственное освещение, от офисных ламп до экранов гаджетов. Особенно остро этот дисбаланс ощущается в северных регионах, включая Сибирь, где полярные дни и ночи заставляют людей жить при электрическом свете практически круглый год.

Физиологам давно известны общие эффекты недосыпания: гормональные сдвиги, снижение когнитивных способностей и внимания. В двадцать первом веке ученые выделили ключевые генетические каскады, управляющие циркадными ритмами, внутренними часами организма. Новый проект ИЦиГ СО РАН должен поднять это понимание на следующий уровень детализации. Как отмечает Дорошков, сейчас можно учитывать не только общие регуляторные механизмы в целом органе, но и тончайшие настройки активности генов в конкретных клеточных типах. Один и тот же ген нередко работает совершенно по-разному в нейроне, мышечной клетке или клетке печени, и каждый из этих типов вносит свой вклад в реакцию на нарушенный режим сна.

Для анализа команда планирует использовать большие массивы уже существующих транскриптомных данных, в первую очередь полученных методом одноячеечной РНК-секвенирования (single-cell RNA-Seq). Этот подход позволяет видеть картину не усредненно по ткани, а на уровне каждой отдельной клетки. Задача гранта — построить многоуровневую модель регуляции генов с клеточным разрешением и соотнести ее с медицински значимыми регуляторными путями. Благодаря этому исследователи надеются понять, какие дополнительные, в том числе отложенные риски несут молекулярно-генетические и физиологические нарушения, вызванные хроническим недосыпом.

Практическим итогом работы станет научный базис для более гибкой и персонализированной терапии. Одно и то же нарушение сна на фоне разных генетических особенностей может приводить у одного человека к тяжелым последствиям, а у другого проходить почти бесследно.

Глубокая интеграция данных, от активности генов внутри единичной клетки до реакции целого организма, позволит выявить ключевые механизмы формирования патологий при хронической депривации сна. Проект уже получил совместный грант Российского научного фонда и правительства Новосибирской области сроком на два года.

В итоге исследователи рассчитывают получить не просто перечень генов, связанных с недосыпом, а именно многоуровневую клеточно-специфичную модель регуляции, которая объяснит, почему у разных людей последствия хронической усталости столь сильно различаются. Эта модель станет теоретической основой для будущих подходов к профилактике и лечению нарушений, вызванных недостатком сна, а также позволит оценивать долгосрочные риски сердечно-сосудистых, метаболических и неврологических заболеваний на молекулярном уровне.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях