Ľudský genóm je premenlivý a jeho zmeny sa dajú sledovať v priamom prenose.
Obrázok ilustruje opravu DNA prostredníctvom takzvanej metódy genetických nožníc, alebo CRISPR/Cas9. Zdroj: iStockphoto.com
Prvý celistvý ľudský genóm vedci vysekvenovali pred 20 rokmi. V tom čase išlo o prevratný pokrok, na ktorom spolupracovali stovky laboratórií viac ako desať rokov. Dnes by podobné sekvenovanie trvalo pár hodín.
Inovatívnou časťou najnovšieho výskumu preto nie je schopnosť sekvenovania miliónov báz za minútu, ale odhaľovanie častí DNA, ktoré doposiaľ nikto neopísal.
Vynechaná časť predstavuje približne 8 percent alebo 200 miliónov báz DNA. Problémové miesta sa nachádzajú v častiach genómu s veľkým množstvom opakujúcich sa sekvencií, ktoré miatli prístroje na ich odhaľovanie. Členovia konzorcia T2T (Telomere to Telomere), pomenovanom po koncových častiach chromozómov, však objavili spôsob, ako preskúmať aj tie najnedostupnejšie bázy.
Ako odkryť to, čo je neviditeľné?
Zásadným krokom je výber správneho darcu genetického materiálu. Tím ľudí z T2T si zvolil rovno dvoch. Prvým je 51-ročný biológ Leonid Peshkin pôsobiaci na Harvarde, druhým je muž bez zverejnenej identity, ktorý sa takmer stal otcom. Jeho spermia však oplodnila prázdne vajíčko, ktoré neobsahovalo ani jeden chromozóm.
Takýto jav sa nazýva molárne tehotenstvo. V jeho dôsledku dochádza k replikácii bunky, ktorá obsahuje dva identické sety chromozómov patriace len jednému z rodičov. Kultivácia takto vzniknutej bunkovej línie následne umožní genetické sekvenovanie chromozómov bez nutnosti rozlišovania DNA pochádzajúcej od matky a otca.
Jedinou chýbajúcou časťou genómu od anonymného darcu bol chromozóm Y. Ten však vedci získali od spomínaného biológa Leonida Peshkina, ktorý im poskytol súhlas na spracovanie vlastnej DNA. Svoju úlohu v projekte komentuje s nadšením a navrhuje, aby sa jeho genóm spracoval aj na výskum v oblasti starnutia.
O dynamickosti ľudského genómu
Získané výsledky publikovali členovia konzorcia T2T v podobe šiestich samostatných článkov v prestížnom magazíne Science. Jedným z najväčších prekvapení bolo odhalenie rôznorodosti opakujúcich sa segmentov v stredných častiach chromozómov, ktoré sa nazývajú centroméry. Tie totiž v každom chromozóme plnia tú istú funkciu, a preto je zarážajúce, že majú takú odlišnú genetickú stavbu.
Ďalším zaujímavým miestom sú aj krátke ramená jednotlivých chromozómov. Sekvenovanie opäť odhalilo množstvo duplikátov, mobilných elementov a iných foriem repetitívnej DNA, ktoré sú vo všeobecnosti považované za miesta, kde môže dochádzať k evolúcii génov. Ich dynamický počet sa takisto spája s rôznymi neurologickými a vývojovými poruchami.
Doteraz najpodrobnejšie sekvenovanie tak priblížilo vedeckú komunitu o krok bližšie k personalizovanej medicíne a adresnej pomoci jednotlivým pacientom. Zo stoviek problémových miest pritom zostáva odhaliť už len päť, čo predstavuje 10 miliónov báz z pôvodných 200 miliónov.
Zdroj: Science
