וִידֵאוֹ: האם חסרות חלקים בפרויקט הגנום האנושי?
2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
מחקר חדש מגלה כי עד 250 אזורים בהם גנום ההתייחסות שרצף במשך 13 שנים עשוי להיות חסר מידע.
אם תשאל את המדענים במכון הלאומי לחקר הגנום האנושי (NHGRI) מתי הסתיים פרויקט הגנום האנושי, הם יגידו לך שהוא הסתיים בשנת 2003. עם זאת, מחקר חדש מצביע על כך שגנום ההתייחסות המורכב מרוצף יחד מחלקים של הקודים הגנטיים של אנשים מרובים, היא בהחלט עבודה בעיצומה.
הגנום המושלם היה אמור לשמש מודל להרכב הגנטי של אדם טיפוסי, בו יוכלו החוקרים להשתמש כנקודת התייחסות לגילוי ליקויים ופגמים גנטיים אצל אנשים עם הפרעות מסוימות. אך מחקרים חדשים שפורסמו בשבוע שעבר ב- Nature מראים כי המודל הנוכחי עלול להיות פגום - וייתכן כי באמת חסרים בו גנים שטרם נחשפו.
מחקר על וריאציות גנטיות בקרב שמונה אנשים מצא יותר מ -250 אזורים ברחבי הגנום שלדעת החוקרים עשויים להכיל מאות גנים חדשים. הוא קבע גם כי גנום הייחוס עשוי להיות שגוי לחלוטין או להכיל אללים נדירים (גרסאות של גנים), אומר מחבר המחקר, אוון אי אייכלר, פרופסור חבר למדעי הגנום באוניברסיטת וושינגטון בסיאטל.
"גנום ההתייחסות שיש לו אלל נדיר פירושו שהוא לא בדיוק מציג את רוב האנשים, וכך רוב האנשים חושבים על גנום התייחסות", אומר מייקל סניידר, ביולוג מאוניברסיטת ייל שלא היה מעורב במחקר.
אייכלר מאמין כי הממצאים שנלקחו משמונת הגנומים הללו ו- 17 אחרים שהוא מתכנן לנתח - יכולים לסייע במילוי פערים בגנום הייחוס, מה שיעשה את הרצף למועיל יותר במחקר של הפרעות גנטיות מורכבות כמו מחלות לב, סוכרת. וסכיזופרניה. "יש אמירה שאומרת, 'זה הרצף, טיפש'", אומר אייכלר. "ברגע שתקבל את הרצף לאיכות גבוהה, אתה יכול ללכת אחרי לימודי אסוציאציה וללכת אחרי מחלות.".
אייכלר וצוותו יצאו לאתר אזורים בגנום שבהם חלו שינויים מבניים על ידי השוואת הקודים של כמה אנשים. וריאציות אלה יכולות להשפיע על אלפי עד מיליוני אותיות או נוקלאוטידים (מולקולות DNA) בקוד הגנטי. הגנום האנושי מכיל 3 מיליארד אותיות. השינויים יכולים להיות בצורה של מה שמכונה וריאציות של מספר עותקים (בהן כמה גנים נמחקים או משוכפלים, מה שגורם לשינוי במספר העותקים של הגן שאדם נושא, במקום לנורמה של עותק אחד מכל אחד מההורים) או היפוך, שבו קטע של הקוד הפוך. מוטציות אלו יכולות להיגרם בעת יצירת הגנום של ילד (על ידי חיתוך והדבקה של קודי הוריהם יחד) או על ידי שגיאות בתיקון נזקי DNA, אשר נגרמות בדרך כלל מגורמים סביבתיים כגון קרניים אולטרה סגולות ושאיפת עשן.
החוקרים לקחו דגימות DNA מדמם של שמונה אנשים: ארבעה אפריקאים, שני אסיאתים ושני אירופאים. הם שברו באופן אקראי את הקוד של כל אדם למיליון שברים ואז ניסו להתאים את קצות הקטעים לאזורים בגנום הייחוס. אם הם לא הצליחו למצוא התאמה, הצוות הגדיר את הקטע ללא התאמה כאתר לשינוי מבני.
בסך הכל, החוקרים זיהו 1, 695 מקרים של שינויים מבניים, 800 מהם לא דווחו בעבר. חמישים אחוז מהאזורים שנפגעו ממוטציות אלה הופיעו ביותר מאחד האנשים שנחקרו. ארבעים אחוז מבין 525 האזורים שנמצאו חסרים בגנום הייחוס נבעו משינויים במספר העתקים, מה שאומר שיבול של גנים שטרם התגלו עשוי להסתתר בתוכם.
"אני כמעט בטוח שהוא מצא גנים חדשים", אומר ג'ונתן סבט, גנטיקאי במעבדת קולד ספרינג הארבור בלונג איילנד, ניו יורק, "מעולם לא ראינו [מיקומים] שבהם לרצף ההתייחסות אפס עותקים של גן.".
אייכלר אומר כי הצוות שלו מבצע כעת רצף של קטעי הגנום של המתנדבים המכילים את המידע החסר. "יש בבירור דברים שנראים כאילו הם יכולים להיות גנים שם", הוא אומר.
הוא מציין כי וריאציות מבניות רבות בגנום שלנו מתרחשות ב -400 אזורים לא יציבים של הקוד. "הרבה מהווריאציות הללו מוטות לאזורים ספציפיים הכוללים גנים החשובים להסתגלות", הוא אומר. "אלה גנים שהשתנו באופן קיצוני מאוד בקרב בני אדם או שהם [יחסית] גנים חדשים שלא נמצאים מחוץ לבני אדם." הוא מכנה אזורים אלה "כור היתוך של אבולוציה", בהם נוסו שילובי נוקלאוטיד חדשים ובעיקר הושלכו למעט במקרים "נדירים מאוד" שבהם הם יצרו תכונות יתרון ו"נטבע גן חדש ".
ברגע שוריאציות מבניות אלה מאופיינות כמחיקות, כפילויות או היפוכיות, ניתן להוסיף אותן למאמצים אחרים כמו פרויקט ה- HapMap הבינלאומי, ניסיון לקטלג מוטציות הכוללות רק נוקלאוטיד יחיד בגנים בין אנשים ממוצא אתני שונה. מוקדם יותר השנה הכריז קונסורציום בינלאומי, כולל ה- NHGRI, על תוכנית לרצף 1,000 גנומים שיסייעו, בין היתר, בזיקוק הנתונים בגנום הייחוס.
אם ניתן לשנות את גנום הייחוס כך שייצג את מערך הגנים הנפוץ ביותר (וניתן לקטלג וריאציות קטנות וגדולות כאחד), אומר אייכלר כי מדענים יוכלו לאתר במהירות אללים שנמצאו אצל אנשים עם מחלה מסוימת, כגון סוכרת, ו השווה אותו לגנום ההתייחסות כדי לקבוע אם הוא "רגיל" או פגום. "על ידי אפיון נכון של הגנום הרגיל", הוא אומר, "נוכל לזהות וריאנטים הגורמים למחלות בקלות רבה.".