Powstała mapa odcinków ludzkiego genomu

Genetycy opracowali mapę obejmującą 30 tys. wariantów sekwencji w ludzkim genomie, które odpowiadają za regulacje pracy genów w ponad 800 tkankach i typach komórek. Wiele z nich ma związek z poważnymi schorzeniami, a ich poznanie otwiera drogę do poszukiwań nowych metod leczenia.

Jedną z największych niespodzianek, które ukazały się po odczytaniu prawie 20 lat temu ludzkiego genomu, polegała na tym, że tylko ok. 1,5 proc. DNA człowieka zawiera geny - odcinki z informacją o produkowanych przez komórkę białkach. Pozostałą część nazwano początkowo śmieciowym DNA, ale jak się później okazało, pełni ona podstawową rolę w regulowaniu aktywności genów, czyli w tzw. procesach epigenetycznych.

Zespół z Massachusetts Institute of Technology (USA) opublikował właśnie najdokładniejszą, jak dotąd mapę tej właśnie części ludzkiego genomu - EpiMap (Epigenome Integration across Multiple Annotation Projects). "To, co stworzyliśmy, pokazuje obwody ludzkiego genomu. Po dwudziestu latach znamy już nie tylko geny, nie tylko niekodujące przypisy do nich, ale mamy też całe moduły, działające odgórnie odcinki regulacyjne i znajdujące się niżej cele, znamy warianty chorób i ich interpretacje" - opowiada prof. Manolis Kellis, jeden z autorów publikacji, która ukazała się na łamach "Nature" (https://www.nature.com/articles/s41586-020-03145-z).

Mapa pokazuje, które geny są włączane lub wyłączane w 833 tkankach i typach komórek oraz opisuje działanie 30 tys. różnych wariantów niekodujących sekwencji DNA powiązanych z 540 cechami organizmu. Wiele z nich ma związek z różnymi chorobami.

Poznanie tych wariantów jest kluczowe dla zrozumienia tych schorzeń, ponieważ mimo potężnych ilości informacji uzyskanych wielu badań ludzkiego genomu, okazało się, że tylko 7 proc. predysponujących do chorób wariantów DNA znajduje się w odcinkach zawierających geny kodujące białka. Naukowcy wyjaśniają, że opisane przez nich elementy kontrolne można pogrupować w pewne moduły regulujące wybrane biologiczne funkcje. Odcinki te związane z jakąś biologiczną cechą zwykle grupują się przy tym w tkankach z tą cechą związanych. Na przykład wpływające na inteligencję znajdowane były w regionach genomu aktywnych w mózgu, a związane z poziomem cholesterolu - w wątrobie. Niektóre cechy zależały jednak od regulacyjnych elementów działających w różnych tkankach. Na przykład te związane z chorobą wieńcową były aktywne w tkance tłuszczowej, tętnicach wieńcowych, wątrobie i innych miejscach.

Autorzy mapy prowadzą już dalsze badania, aby lepiej zrozumieć wybrane choroby. Analizują w tym celu tkanki serc pacjentów z chorobą wieńcową, mikroglej osób z chorobą Alzheimera oraz tkankę tłuszczową, mięśniową i krew osób otyłych. Także inne laboratoria wykorzystują już mapę w podobnych celach.

"Mamy nadzieję, że nasze przewidywania będą szeroko wykorzystywane przez przemysł i ośrodki naukowe, aby lepiej zrozumieć genetyczne warianty i ich mechanizmy działania. Pomoże to w poszukiwaniu najlepszych terapii i leków przeciw różnorodnym schorzeniom" - mówi prof. Kellis.