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NIH concede la recompensa de 4D Nucleome a la investigación del apoyo de los científicos de Gladstone

Los institutos de la salud nacionales (NIH) han concedido una recompensa de 4D Nucleome a la investigación del apoyo por un grupo de científicos en los institutos de Gladstone llevados por Benoit Bruneau, doctorado, y árbol descopado de Katie, doctorado. Esta recompensa prestigiosa ofrecerá más de $3,6 millones durante 5 años para estudiar cómo se pliega y se ordena la DNA humana dentro del núcleo de una célula, en el espacio 3D y a tiempo, la cuarta dimensión.

Este financiamiento permitirá al árbol descopado y a Bruneau poner en marcha una investigación profunda en las mutaciones que pudieron romper la DNA que doblaba en el corazón que se convertía y de tal modo causar las malformaciones, conocidas colectivamente como enfermedad cardíaca congénita, que es la forma más común de los defectos de nacimiento humanos que afectan a nacimientos de un de 100 por todo el mundo.

La mayoría de los niños nacidos con defectos congénitos del corazón no tienen una diagnosis genética exacta para su enfermedad. Esperamos que este trabajo provea final de más familias la comodidad de respuestas concretas y que fije el escenario para las nuevos pruebas y tratamientos.”

Árbol descopado de Katie, director del instituto de Gladstone de la ciencia y de la biotecnología de los datos

La formación apropiada del corazón dentro de un feto que se convierte requiere una orquestación exacta de los genes que cambian por intervalos en orden. Para que eso suceso, la DNA necesita doblar en diversas configuraciones. Una avería en este proceso que doblaba dinámico podía ser un impulsor importante de los defectos del corazón.

Para investigar cómo tales averías pudieron ocurrir, el proyecto combinará la experiencia del árbol descopado en el aprendizaje de cómputo de la biología y de máquina con el conocimiento profundo de Bruneau de la regla del gen y del revelado del corazón.

Una de sus metas importantes es clarificar cómo el plegamiento de la DNA se podría romper por las mutaciones genéticas previamente determinadas asociadas a enfermedad cardíaca congénita. Un ciertas pruebas sugieren que el corazón transformado de la causa de estos genes deserte guardando las proteínas que codifican de realizar su papel normal del genoma de regulación que dobla durante el revelado del corazón.

“Queremos explorar cómo estas proteínas transformadas pudieron romper el proceso que doblaba y causar la expresión génica anormal,” decimos más profundamente a Bruneau, director del instituto de Gladstone de la enfermedad cardiovascular.

Para verter la nueva luz, los científicos examinarán cómo la DNA dobla mientras que las células madres humanas se convierten en diversas clases de células del corazón en el laboratorio. Estos experimentos serán realizados en ambas células sanas y en las células que abrigaban mutaciones encontró en los pacientes de enfermedad cardíaca congénitos, presentados en las células madres humanas usando el genoma de CRISPR que corregían tecnología. Los datos resultantes generarán “un mapa 4D” ese las capturas el todo el proceso del genoma que dobla en células sanas del corazón que se convierte, y revelan cómo ese proceso es roto por mutaciones enfermedad-asociadas.

Que los mismos datos también aprovisionarán de combustible otra meta fundamental del proyecto: para desarrollar un modelo de cómputo de profundo-aprendizaje que predice cómo el genoma dobla durante el revelado del corazón basado en la serie de la DNA. Analizando millares de mutaciones pacientes, el modelo podrá predecir cómo esos cambios a la serie de la DNA afectan al plegamiento del genoma.

“Tenemos ya un gran comienzo en esto, puesto que mis personas han desarrollado previamente los modelos del genoma que doblaban para seis otros tipos de la célula,” decimos el árbol descopado, que es también profesor de la epidemiología y de la bioestadística en Uc San Francisco (UCSF) e investigador para el Chan Zuckerberg Biohub. “Ahora, utilizaremos los nuevos datos experimentales para reciclar y para refinar nuestro modelo para las células del corazón.”

Usando el modelo, los investigadores esperan determinar las mutaciones nuevas que se predicen para causar el plegamiento anormal. Esas predicciones se podían entonces confirmar en células reales en un laboratorio.

“Sospechamos que, además de mutaciones de la proteína-codificación, otro culpable podría ser cambios en los alargamientos de la DNA que no cifran para las proteínas, pero es todavía importante para el plegamiento del genoma,” dice a Bruneau, que es también profesor en el departamento de la pediatría en UCSF. “Si nuestras sospechas están correctas, el modelo nuevo debe determinar tales mutaciones.”

Una porción del financiamiento de la recompensa de 4D Nucleome soportará el proceso de cómputo intensivo de entrenar el modelo nuevo, que sería prohibitivo costoso para muchos laboratorios. Conforme al alcohol de la abierto-ciencia del programa de 4D Nucleome, el modelo será hecho público - disponible para que otros investigadores utilicen con sus propios datos.

“Felicitamos a Katie y Benoit para recibir esta recompensa importante,” dice a presidente Deepak Srivastava, Doctor en Medicina de Gladstone, que es cardiólogo pediátrico y trabajos de cerca con ellos para estudiar facetas adicionales del plegamiento del genoma y de la enfermedad cardíaca congénita. “Este financiamiento impulsará nuevos discernimientos en qué causa defectos del corazón, las familias de ayuda y ofrecer las herramientas valiosas para la investigación futura.”