Noile instrumente genotipice îmbunătățesc identificarea modificărilor rare ale ADN-ului
Cercetătorii de la WashU Medicine au confirmat acuratețea instrumentelor genetice pentru a identifica corect toate modificările rare ale ADN-ului care constituie mozaicul genomic al unui individ, deschizând calea pentru înțelegerea impactului acestor variante asupra sănătății și bolii.
Oamenii de știință de la WashU Medicine testează cele mai bune metode pentru a înțelege modificările genetice minore care se acumulează în celulele noastre pe măsură ce îmbătrânim. Aceste modificări pot crește riscul de boli legate de vârstă și cancer. Trei metode combinate oferă cea mai cuprinzătoare imagine.
Cercetătorii de la Washington University School of Medicine din St. Louis conduc eforturi naționale pentru a investiga modificările mici ale ADN-ului în timp, care creează diferențe genetice între țesuturi din aceeași persoană. Aceste variații, cunoscute sub numele de mozaicism somatic, alterează modul în care funcționează celulele și joacă un rol esențial în îmbătrânire și boală – în special în riscul de cancer – pe parcursul vieții.
Deși sunt importante, aceste modificări ADN rare sunt dificile de măsurat. Acum, o serie de lucrări publicate în reviste Cell Press demonstrează strategii noi și inovatoare pentru a măsura și evalua cu acuratețe semnificația acestor tipuri de modificări ADN în diverse tipuri de țesuturi. Cercetătorii de la WashU Medicine au condus trei dintre aceste studii, unul publicat în revista Cell și două în Cell Genomics.
Cercetarea face parte din rețeaua Somatic Mosaicism across Human Tissues (SMaHT), susținută de Fondul Comun al Institutelor Naționale de Sănătate (NIH).
WashU Medicine servește ca centru național de organizare, condus de principalul investigator Ting Wang, PhD, profesor distins de medicină și șef al Departamentului de Genetică James S. McDonnell. WashU Medicine este, de asemenea, cel mai mare dintre cele cinci centre de producție de date, condus tot de Wang, contribuind cu mai mult de 25% din toate datele produse de rețea de la lansarea sa în 2023.
Secvența genomică a unei persoane – toate „literele” care compun setul complet de ADN al unei persoane – este adesea considerată identică în fiecare celulă din corp. În realitate, ADN-ul este mult mai complex, diverse celule din multiple țesuturi acumulând diferite modificări sau variante în timp. Multe cercetări genetice despre boli s-au concentrat pe variantele moștenite, care sunt transmise de la părinți la urmași prin celulele reproductive (spermă și ovule) și sunt puțin mai ușor de identificat, deoarece sunt prezente în fiecare celulă din corp.
Aceste noi eforturi se concentrează pe modificările genetice care apar pe parcursul vieții unei persoane și doar în unele celule, cunoscute sub numele de mutații somatice sau variante somatice.
„Multe dintre aceste variații sunt neutre și inofensive, dar știm de asemenea că multe boli sunt legate direct de variația somatică, în special cancerul”, a spus Wang. „Avem o înțelegere largă că indivizii sunt un mozaic genetic, dar trebuie să definim spectrul variației somatice normale. Odată ce avem acel spectru de referință normal, putem începe să analizăm ce ar putea duce la boală, cu scopul de a găsi modalități de a o atenua.”
Conform lui Wang, abia recent tehnologia de secvențiere genomică a avansat la un nivel care permite oamenilor de știință să studieze distribuția variantelor somatice. Principalul obiectiv al acestei prime serii de studii este de a verifica acuratețea instrumentelor computaționale dezvoltate de oamenii de știință pentru a identifica corect – cu o sensibilitate și specificitate statistică ridicată – toate modificările rare ale ADN-ului care compun mozaicul genomic al unui individ.
În unul dintre cele două studii din Cell Genomics, condus de Wang, cercetătorii au utilizat datele extinse de secvențiere de la Human Pangenome Reference Consortium, un alt efort național de genomică, destinat să crească diversitatea secvențelor genomului uman care sunt incluse în genomul uman de referință utilizat pe larg.
WashU Medicine servește, de asemenea, ca centru de coordonare național pentru acest proiect, condus de Wang. Datele din proiectul pangenom au fost utilizate în trecut pentru a găsi variante genetice moștenite, dar acest studiu este primul care arată că datele pot fi folosite și pentru a identifica variația ADN somatic în orice țesut.
În al doilea studiu din Cell Genomics, condus de Sheng Chih (Peter) Jin, PhD, asistent profesor de genetică la WashU Medicine, cercetătorii au utilizat date din International HapMap Project, un proiect de secvențiere genomică finanțat de NIH, care a avut loc între 2002 și 2010.
„Am dezvoltat practic modalități de a crea sintetic milioane de mutații somatice cunoscute”, a spus Jin. „Putem folosi apoi acest lucru ca resursă pentru a ne asigura că putem aborda cu acuratețe provocarea identificării variantelor somatice rare în toate tipurile de țesuturi.”
Lucrarea de bază pentru această primă serie de publicații, publicată în revista Cell, rezumă rezultatele tuturor lucrărilor din pachet, stabilind acuratețea abordărilor de secvențiere. Pe lângă co-conducerea lucrărilor cu Mayo Clinic pe lucrarea din Cell și conducerea celor două lucrări din Cell Genomics, cercetătorii de la WashU Medicine sunt coautori ai lucrărilor rămase din pachet.
Cercetătorii concluzionează că trei strategii cheie de secvențiere – denumite secvențiere în masă, secvențiere unicelulară și secvențiere duplex – sunt complementare între ele și că combinarea acestora oferă o imagine cuprinzătoare a mozaicismului din țesuturi. Odată ce acuratețea tehnologiilor lor a fost verificată, cercetătorii lucrează acum pentru a analiza multiple probe de țesut de la 150 de donatori umani din diverse medii ancestrale și din diverse etape ale vieții.
