Yeni bir araştırma aracı, hastalık riski ile ilişkili gizli gen anahtarlarını ortaya çıkarmayı başardı.
Genetik Düzenlemede Farklılıkların Önemi
Genlerimizdeki değişiklikler kalp hastalığından kanser gibi sağlık risklerini etkilerken, bu genlerin ne zaman açılıp kapandığı da sağlık açısından kritik bir öneme sahip. Genlerin çoğu, her bir ebeveynden gelen iki kopya halinde bulunur ve bu kopyalar her zaman senkronize şekilde açılıp kapanmaz. Bu farklılıkların bozulması, ciddi sağlık problemlerine yol açabilir.
Ancak, gen düzenlemesinde kopya bazında farkları tespit etmek ve bunların hangilerinin önemli olduğunu anlamak zor olmuştur. Araştırmacılar bu zorluğu aşmak için, makine öğrenimi ve ileri DNA dizileme tekniklerini birleştiren yeni bir araç geliştirdi.
FIRE Aracı ve Önemi
Yeni araç, “FIRE” (Fiber-seq inferred regulatory elements), kalıtsal hastalıkların ardındaki DNA değişikliklerini belirlemeye yardımcı olabilir. Bu gelişme, genetik ilaçların geliştirilmesi için önemli bir adım olarak değerlendiriliyor ve daha önce gizemli kalmış genom bölgelerine eşsiz bir bakış sunuyor.
Utah Üniversitesi İnsan Genetiği Yardımcı Profesörü Mitchell R. Vollger, “Genomumuzun yalnızca %1 veya 2’si proteinleri kodluyor. Bu, diğer %98’e dair çok daha net bir bakış açısı sunuyor,” dedi.
Kaliteli Araştırma Sonuçları
FIRE aracı, DNA dizilimindeki değişikliklerin sağlık açısından kritik gen bölgelerinin düzenlemesi üzerindeki etkilerini ortaya çıkarmada kullanıldı. Daha önce yapılan çalışmalarda, çölyak hastalığı ile ilişkilendirilen bir genetik fark bulunmuştu; ancak bu farkın genlerin işleyişini etkileyip etkilemediği bilinmiyordu.
Araştırmacılar, çölyak ile ilişkilendirilen genetik farkın, bağışıklık geni yakınında bir gen “anahtarı” içinde yer aldığını ve bu değişikliğin gen kontrol proteinlerinin bağlandığı yeri bozduğunu tespit ettiler. Laboratuvar deneylerinde sadece bir DNA harfinin değiştirilmesi, anahtarın açılma derecesini değiştirebildi.
Genetik Sınırlamalar ve Yeni Boyutlar
FIRE, araştırmacıların anne ve baba tarafından miras alınan kromozomlar arasında farklı düzenlenmiş DNA parçalarını daha önce görülmemiş bir ölçekte incelemesine olanak tanıdı. Elde edilen bulgular, beklenmedik sonuçlar sundu. Genellikle, gen düzenlemesindeki farklılıklar iki DNA kopyası arasındaki genetik farklılıklara bağlanırken, bazı durumlarda farklı düzenlenmiş kopyalar genetik olarak o noktada özdeş olabilir.
Vollger, “Bu çalışmanın en şaşırtıcı sonucu, genetik yapımızın gen düzenlememizi ne kadar belirleyebileceği konusunda sınırlamaların bulunmasıydı. Gördüğümüz düzenleme farklılıklarının yaklaşık %40’ında, o noktada genetik bir fark yok,” dedi.
FIRE’ın Çalışma Prensibi
FIRE, fiziksel olarak erişilebilir DNA bölgelerini “vurgulayan” mevcut bir teknikle başlar ve ardından bireysel DNA moleküllerinin uzun uzantılarını okumak için gelişmiş dizileme kullanır. Uzun uzantılar, sıranın anneden mi yoksa babadan mı geldiğini belirlemeye yardımcı olur. Vurgulanan bölgeler, aktif genleri veya gen düzenlemesi için önemli DNA parçalarını işaret edebilir.
Yeni araç, makine öğrenimi tabanlı bir analiz ekleyerek bu vurgulanan bölgelerin hangilerinin aslında gen düzenlemesi için önemli olduğunu değerlendirir. Araştırmacılar, bireysel bölgeleri elle de değerlendirebilir; ancak bu araç, genomda milyarlarca vurgulanan alanı kontrol etme imkanı sunuyor.
Gelecek Umutları
Vollger, genetik koddaki değişiklikleri gen düzenlemesindeki işlevsel farklılıklarla ilişkilendirmenin, insan hastalıklarını tetikleyen genetik farklılıkları bulmalarına yardımcı olacağını umuyor. Bu, genetik hastalıkların tedavisine yönelik DNA düzenleme terapilerinin geliştirilmesi için kritik bir aşama.
Vollger, “Bu, DNA anahtarlarını düzenleyerek kişilerin genlerini kontrol etmeyi, yaygın hastalık risklerini azaltmayı veya nadir hastalıkları iyileştirmeyi gösterebilir,” dedi. Bu sonuçlar, 15 Ekim tarihinde Cell dergisinde “Somatic epimutations cap genetic determinism in the human diploid chromatin epigenome” başlığıyla yayımlandı.
