Telo-seq の公開: 老化と癌に関するテロメア研究の画期的進歩

Telo-seq の公開: 老化と癌に関するテロメア研究の画期的進歩

ソーク研究所の科学者らは、個々の染色体上のテロメアの長さと配列を決定する方法を発表し、健康と病気におけるテロメアの動態に関する新たな知見を明らかにした。

ラホヤ—私たちの細胞の中には、長い DNA 鎖が染色体に折り畳まれ、テロメアと呼ばれる保護構造で覆われています。しかし、テロメアは加齢とともに短くなり、最終的には染色体が露出するほどに減少し、細胞は死にます。しかし、この短縮がいつどのように起こるのか、また特定の染色体が他の染色体よりも影響を受けやすいかどうかは、これまで明らかになっていませんでした。今まで.

ソーク研究所の科学者らは、老化と疾患におけるテロメアの研究に革命を起こすために設計された画期的なツール「Telo-seq」を開発した。テロメア全体の配列を決定するのが難しく、全染色体の平均長さしか測定できない既存の方法と比較すると、この新しい技術により、研究者は各染色体上のテロメアの配列全体と正確な長さを決定できる。

研究者らはすでにTelo-seqを使用して、前例のない解像度で人間の健康と病気におけるテロメアの新しいダイナミクスを明らかにしている。 ネイチャー·コミュニケーションズ 18年2024月XNUMX日に予定されているこの発表は、加齢に伴う疾患を治療するための新たな研究やテロメアを標的とした治療法の急増を促すことになるだろう。

「テロメアの長さを測定する従来の方法は解像度が低く、かなり不正確でした」と研究の主任著者は言う。 ヤン・カールセダーソーク研究所の教授、最高科学責任者、および老化研究のドナルド・アンド・ダーレン・シャイリー教授は次のように語っています。「個々のテロメアが老化やがんにどのような役割を果たしているかについて仮説を立てることはできましたが、その仮説を検証することは不可能でした。 今、できるに設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」

カールセダー氏とその同僚は、オックスフォード ナノポア テクノロジーズの専門家と緊密に協力し、同社のロングリード シーケンシング技術の側面と、新しい生化学およびバイオインフォマティクスのアプローチを組み合わせました。その結果生まれた方法は、各テロメアの末端から開始し、サブテロメア領域までシーケンシングします。これにより、科学者はどの染色体を調べているかを特定し、そのテロメアの構造と構成を詳細に調べることができます。

この技術を使用して、研究者らは、これまで科学者がアクセスできなかったテロメア生物学の数多くの特徴を説明しました。これまでのところ、彼らは、個々の人間のサンプル内で、各染色体の腕のテロメアの長さが異なり、これらのテロメアの短縮率が大幅に異なる可能性があることを観察しました。これらのダイナミクスは、同じ人でも組織や細胞の種類によって異なり、体のさまざまな部分に影響を与えるストレスや炎症の量など、多くの理由が考えられます。全体として、これは、老化や病気におけるテロメアのダイナミクスに影響を与える染色体腕固有の要因が存在する可能性があることを示唆しています。

「老化は、人によって影響が異なる、非常に多様なプロセスです」とカールセダー氏は言う。「老化の違いが、人や染色体によるテロメア短縮率の違いに関係しているかどうか、また、どうすればこれを遅らせて健康的な老化を促進できるかということに、私たちは非常に興味を持っています。」

テロメアシーケンスは、テロメアに起因する疾患に対する理解を深めることもできます。多くのテロメロパシーは、テロメアの長さが足りなくなり、新しい機能細胞に分裂する能力を失った幹細胞に関係しています。これは、脱毛、免疫障害、または特定の癌につながる可能性があります。テロメアシーケンスにより、科学者はこれらの疾患が家族内で遺伝するのか、それとも個々の染色体と関連しているのかを調べ、より的を絞った介入を開発できるようになります。

テロメアの短縮は細胞の寿命に壊滅的な影響を及ぼす可能性がありますが、その逆のシナリオも同様に有害です。テロメア修復メカニズムが過剰に活性化されると、細胞は「不死」状態になり、無限に分裂してがんを引き起こす可能性があります。

損傷したテロメアを修復するために、細胞はテロメラーゼ酵素を使用するか、またはテロメア代替延長（ALT）と呼ばれる別のメカニズムを使用します。テロメアの長さと構成は、どの維持メカニズムが使用されたかによって異なりますが、これまで科学者や臨床医がこれを効率的に測定する方法はありませんでした。

「Telo-seq を使えば、がんがテロメラーゼ陽性か ALT 陽性かをすぐに判断できます」と、カールセダー研究室の博士研究員で筆頭著者のトビアス・シュミット氏は言う。「ALT 陽性のがんはテロメラーゼ陽性のがんよりも悪性度が高く、異なる治療アプローチが必要になることが多いため、これは非常に重要です。この意味で、Telo-seq は、がんの種類を特定し、より個別化された治療計画を導くための迅速かつ信頼性の高い診断ツールとして使用できます。」

カールセダー氏とシュミット氏は、Telo-seq の多くの即時的な臨床応用を超えて、テロメア研究の新しい時代を切り開くことが最大の影響となるだろうと述べています。

「テロシークエンスにより、これまでのツールでは解決できなかった発達、老化、幹細胞、がんに関する疑問に答えることができるようになります」とカールスレーダー氏は言う。「これまで何を見逃していたのかさえわかりません。今わかってきたことは、氷山の一角にすぎないと思います。テロメア科学にとって、とてもエキサイティングな時代です。」

他の著者には、Salk の Candy Haggblom、Jeffrey R. Jones、Fred H. Gage、カリフォルニア大学サンディエゴ校の Kelly A. Frazer、Oxford Nanopore Technologies, Inc. の Carly Tyer、Preeyesh Rughan、Xiaoguang Dai、Sissel Juul、Scott Hickey が含まれます。

この研究は、国立老化研究所 (P30AG068635、AG0773424)、国立がん研究所 (CA227934、CA234047、P30CA014195)、国立一般医学研究所 (GM142173)、ヘルムズリー慈善信託、カリフォルニア大学サンディエゴ校のシャイリー・マルコスアルツハイマー病研究センター (AG062429)、欧州分子生物学機構 (ALTF 668-2019)、JBP 財団 (#2021-2961)、ソーク研究所のポール F. グレン老化生物学研究センター、およびアメリカ心臓協会とポール G. アレン フロンティア グループが共同で行った AHA-アレン脳の健康と認知障害に関するイニシアチブ賞 (19PABH134610000) の支援を受けて行われました。

DOI： 10.1038/s41467-024-48917-7