Międzynarodowemu zespołowi naukowców udało się zidentyfikować sekwencję genetyczną 28000 wariantów strukturalnych (SV). Przełomowe badania, których wyniki zostały zaprezentowane w czasopiśmie "Nature", w efektowny sposób ukazały bardzo szczegółową mapę zmienności strukturalnej genomu człowieka. Naukowcy mogli wykorzystać mapę do ustalenia przyczyn genetycznych chorób człowieka i podjąć próbę wyjaśnienia, dlaczego niektóre części genomu człowieka podlegają mutacji częściej niż inne. Ostatecznie genetycy kliniczni będą w stanie ograniczyć swoje poszukiwania do mutacji wywołujących choroby.

Naukowcy przeanalizowali dane 185 genomów człowieka, których sekwencjonowanie zostało przeprowadzone w ramach projektu "1000 genomów" - zakrojonych na ogromną skalę międzynarodowych badań naukowych rozpoczętych w 2008 r. w celu ustalenia możliwie szczegółowego katalogu zmienności genetycznej człowieka. Wskazali ponad 1.000 SV, znanych również jako warianty liczby kopii, które przerywają sekwencję jednego genu lub ich większej liczby.

"Poznanie dokładnej sekwencji genetycznej SV i ich kontekstu w genomie może pomóc w odnalezieniu przyczyn niewyjaśnionych jak do tej pory chorób" - zauważa Jan Korbel, naukowiec z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Heidelbergu, Niemcy, i jeden z autorów raportu z badań. "To może pomóc w poznaniu przyczyny, dla której niektóre osoby pozostają zdrowe do późnej starości, podczas gdy inne zapadają na choroby we wczesnym okresie życia".

Zdaniem naukowców w następstwie szeregu procesów molekularnych w różnych miejscach genomu zachodzą delecje i insercje. Delecje mają miejsce wtedy, kiedy materiał genetyczny podlega utracie, a insercje - kiedy materiał jest pozyskiwany. Zauważają, że rozległe delecje zachodzą zazwyczaj w regionach, gdzie DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) pęka i musi zostać ponownie połączony w miejscach, w których brakuje "kawałków materiału genetycznego".

"Odkryliśmy 51 gorących punktów, gdzie niektóre SV, takie jak duże delecje, wydają się zachodzić szczególnie często" - mówi dr Korbel, dodając że "sześć z tych gorących punktów znajduje się w regionie znanym ze swojego powiązania z chorobami genetycznymi, takimi jak zespół Millera-Diekera - wrodzona choroba mózgu, która może prowadzić do zgonu niemowlęcia".

Wcześniejsze badania powiązały SV z rozmaitymi chorobami genetycznymi, w tym z niektórymi formami nowotworów i ślepoty barw. Niemniej naukowcy nie potrafili zidentyfikować SV, ponieważ nie tylko cechują się one stosunkowo dużymi rozmiarami, ale posiadają również złożoną sekwencję DNA.

W ramach ostatnich badań naukowcom udało się jednak opracować innowacyjne podejścia obliczeniowe, skutecznie wyposażające ich w środki do ustalenia konkretnych lokalizacji owych zmienności w genomie. Osiągnięte wyniki dają przyszłym badaniom nad chorobami zastrzyk nowej energii.

"Istnieje wiele wariantów strukturalnych w genomie każdej osoby i są one coraz bardziej wiązane z rozmaitymi aspektami zdrowia człowieka" - stwierdza profesor Charles Lee, cytogenetyk kliniczny z Harvard Medical School i Brigham and Women's Hospital w USA, współkierownik badań. "Istotne znaczenie ma umiejętność identyfikowania i pełnego charakteryzowania tych wariantów genetycznych za pomocą nowoczesnych technologii sekwencjonowania DNA".

Ważny wkład w badania wnieśli naukowcy z Chin, Danii, Holandii, Kanady, Niemiec, USA i Wlk. Brytanii.

Dane pozyskane w ramach badań zostały udostępnione zarówno społeczności naukowej, jaki i opinii publicznej za pośrednictwem projektu "1000 genomów". Informacje zebrane w toku projektu "1000 genomów" przyniosą korzyści wszystkim dyscyplinom, a w szczególności genetyce, medycynie, bioinformatyce i farmakologii. W ramach projektu, który ma się zakończyć w 2012 r., sekwencjonowaniu zostanie poddanych 2500 genomów.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Mills, R.E., et al. (2011) Mapping copy number variation by population-scale genome sequencing. Nature 470: 59-65. DOI: 10.1038/nature09708.