The First Pangenome Map Captures The Full Scope Of Human Genetic Diversity

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

İnsan genomunun ilk taslağını bir kitap gibi düşünün. Yüzyılın başında yayınlanan insan genomu, dönüştürücü terapötiklerin yolunu açtı. Gen düzenleme ve gen terapileri şimdi daha önce tedavi edilemeyen hastalıklarla savaşın. A, T, C ve G genetik harflerini en yakın evrimsel kuzenlerimizinkilerle karşılaştırmak, evrimimizin ve zekamızın köklerini açığa çıkarıyor.

Ama "bizim" ne veya kimi ifade ediyor?

Teknolojik kısıtlamalar nedeniyle, mevcut referans genom, çoğu Avrupa ve Afrika kökenli bir avuç insandan alınan dizili DNA parçalarından bir araya getirildi. Genetik hastalıkları avlamak için paha biçilmez olsa da, "insanlık kitabı" dünya çapındaki insanların genetik çeşitliliğini pek özetlemez.

Yeni bir çalışma yayınlanan Tabiat kapsamını genişletmek için ilk adımı atıyor. Yapımı yaklaşık on yıl süren çalışma, Asya, Afrika, Amerika ve Avrupa'dan 47 kişinin genomlarını ele geçirdi. Muazzam bir çaba, her insan için her bir kromozom seti için bir tane olmak üzere toplam 94 genomu sıraladı.

Nihai sonuç, insan "pangenomunun" ilk taslağıdır - her bireyden alınan genetik verilerin dikkatli bir şekilde tek bir referansta derlenmesi. Bir kitap yerine, yeni veri yapısı artık dünyanın dört bir yanındaki insanların zengin genetik tarihini yakalayan bir kitaplığa dönüşüyor.

"Bu, siyah beyaz televizyondan 1080p'ye geçmek gibi" şuraya Çalışmaya dahil olmayan San Diego'daki California Üniversitesi'nden Dr. Keolu Fox.

Çalışma bir parçasıdır İnsan Pangenomu Referans Konsorsiyumu (HPRC), türümüzün çeşitliliğini kapsamlı bir referans sözlüğüne dönüştürmek için 2019'da başlatılan iddialı bir uluslararası proje. Akademik bir arayıştan uzak, çeşitli referanslar, bilim adamlarının soydan bağımsız olarak hastalıkların genetik bağlantılarına odaklanmasına yardımcı olur.

"Bu olağanüstü bir ilerleme... İnsan genetik varyasyonunun resmini daha doğru ve daha eksiksiz hale getiriyor" şuraya Çalışmaya dahil olmayan Meksika Ulusal Özerk Üniversitesi'nden Dr. Mashaal Sohail.

İnsanlığın Genetik Planı Arayışı

İnsan genomunun ilk taslağı bir zaferdi. Ancak ayrıntıların yüzde sekizi eksik olduğu için önyargı da içeriyordu.

Genetik araştırmalarda bilim insanları, hastalığa neden olan DNA varyantlarını bulmak için genellikle hastaların genomlarını referans genomla eşleştirir. Ancak sözlük kullanarak yazım hatalarını kontrol etmeye benzer şekilde, sözlük eksikse veya bir kelimenin yazımının yalnızca bir sürümünü içeriyorsa (örneğin, Amerikan "mizahı" yerine İngiliz "mizahı") süreç zarar görür.

Kapsamlı bir DNA atlası olmadan, nadir hastalıklarla bağlantılı genleri deşifre etmek, özellikle birden fazla gen söz konusu olduğunda veya cevaplar belirli bir popülasyona özgü karmaşık DNA yapılarının içinde gömülüyse zordur.

Sonra teşhis ve tedavi sorunu var. Kanser tahmin edicileri, örneğin, Asya ve Afrika kökenli olanlar için pek işe yaramayabilir, çünkü bunlar büyük ölçüde Avrupa genomik referansı kullanılarak geliştirildi.

Bu aksaklıkların farkında olan bilim insanları, 38'de yayınlanan en son güncelleme GRCh2017 ile onlarca yıldır ilk taslağa eklemeler yapıyorlar. Geçen yıl başka bir grup serbest insan genomunun neredeyse tamamını yakalayan bir harita - ama sadece bir tane.

Yazarlar, "büyük bir başarı olmasına rağmen, tek bir genom türümüzün genetik çeşitliliğini temsil edemez" dedi.

Genetik Bir Metro Haritası

Yeni çalışma, kapsamı genişletmenin ilk adımı. Ekip, Antarktika'yı bekleyen tüm kıtalardan 47 kişiden ve ebeveynlerinden DNA dizileri topladı. Her insanda iki set kromozom olduğu için, hep birlikte 94 genom düzeneği sıraladılar.

Teknolojik kısıtlamalar nedeniyle, bilim adamları GRCh3 referansını bir tür biyolojik kopya düzenleme ile uzun süredir güncellediler: küçük hataları düzeltmek, boşlukları doldurmak veya yeni değişkenler eklemek. Çoğu yeni veri, referanstan farklı insanlardan alınan kısa DNA dizileridir. Ancak kısa uzunlukları, verilerin referans genoma doğru şekilde yerleştirilmesini zorlaştırır.

Bu problemler nedeniyle, "geleneksel tüm genom dizileme çalışmalarında yapısal değişkenlerin yüzde 70'inden fazlasını kaçırmış olabiliriz" yazdı takım.

Bununla birlikte, son on yılda yenilikçi genetik araçların patlaması sayesinde, bir bireyden daha uzun DNA okumaları almak artık mümkün. Sadece 1,000 parçalı bir yapboza karşı 100 parçalı bir yapbozla uğraşmak gibi, daha uzun okumalar, parçaları doğrulukla tam bir genomik dizi halinde bir araya getirmeyi çok daha kolaylaştırır. Hep birlikte, yeni çalışma GRCh119'in mevcut 38 milyar veri tabanına DNA'nın temel birimi olan 3.2 milyon baz çifti ekledi.

Bir sonraki adım, devasa veri setini deşifre edilebilir bir atlas haline getirmekti.

Burada ekip, birden çok şubesi olan bir metro haritasına benzeyen akıllı bir grafik yöntemi kullandı. Paylaşılan genetik diziler tek bir çizgide birleşir. Genetik dizilerin farklı olduğu belirli “duraklarda” ayrı hatlara ayrılırlar. Bazıları sonunda paylaşılan dizilerin başka bir ortak hattına yeniden birleşebilir. Genel olarak, grafik, birden çok kişi arasında paylaşılan DNA alanlarını ayırmayı ve her bireye özgü olanları yakalamayı nispeten kolaylaştırır.

Nihai sonuç, insan pangenomunun ilk taslağıdır.

Çeşitlilikten Keşif

Bir kavram kanıtlamasında, pangenom değerini şununla kanıtladı: iki çalışmalar daha önce keşfedilmesi zor olan genetik bölgelere odaklanan. Tekrarlayan DNA bölgeleri olarak adlandırılan bu genetik malzeme parçaları, sinir bozucu derecede benzer yapboz parçaları gibidir, bu da onları daha büyük genomik düzeneğe tam olarak yerleştirmeyi zorlaştırır.

Yine de germ hattı hücre mühendisliğinin ve insan türünün evriminin anahtarını da elinde tutuyor olabilirler. Bu bölgeler, sağlıklı sperm ve yumurtaların geliştirilmesine yardımcı olan bir sürecin temelini oluşturuyor, ancak daha önce üzerinde çalışılması zordu. Pangenomu kullanan bir çalışma, bu gen segmentlerinin bireyler arasında sırayla nasıl çoğaldığı ve karıştığı konusunda büyük farklılıklar buldu.

"Segmental duplikasyonların doğru karakterizasyonunu görmek heyecan verici, çünkü duplikasyonlu diziler bir gen için yeni, özelleşmiş rollerin evrimini besleyebilir." şuraya Dr. Çalışmaya dahil olmayan İrlanda, Galway Üniversitesi'nden Brain McStay ve İzlanda, Reykjavik'teki deCODE genetiğinden Hákon Jónsson.

Pangenom, GRCh38 referansında temsil edilmeyen genomik "karanlık madde"ye de ışık tutabilir. Çok daha çeşitli bir genetik manzarayı yakalayarak, hastalıklara yol açan nadir fakat sonuçta ortaya çıkan mutasyonları bulabiliriz.

Bu çalışmalar, gelecekte olacakların sadece bir tadımıdır. Pangenom, bilim adamlarına kendi çalışmalarında kullanmaları için bir kaynak olarak sunulur.

Harita sadece ilk taslak. Ancak ekip, gelecek yıla kadar 350 kişiye ulaşma hedefiyle şimdiden veri setini genişletmenin yollarını arıyor. Konsorsiyum ayrıca, Orta Doğu'nun bazı bölgeleri ve marjinal gruplara mensup insanlar gibi, geleneksel olarak yeterince temsil edilmeyen dünyanın diğer bölgelerine de aktif olarak işbirliklerini genişletiyor.

Mount Sinai'deki Icahn Tıp Okulu'nda yazar Dr. Eimear Kenny'yi incelemek için, proje ilerledikçe şeffaflık, mahremiyet ve etik çok önemlidir.

"Bu çalışmanın genomik araştırmaların ön saflarında yer aldığını ve verilere açık erişim de dahil olmak üzere belirli özelliklere sahip olduğunu biliyoruz." şuraya. "[Bu ayrıntılar] üzerinde çokça düşünülmesi gerektiğini ve başvuruların etik, yasal ve sosyal sorunlara yol açabileceğini gösteriyor."

Resim Kredi: Darryl Leja/NHGRI