מדענים פיתחו כלי סקר חדש כדי לחשוף כיצד שינויים גנטיים משפיעים על פעילות הגנים ויכולים להוביל למחלות כמו סרטן, אוטואימוניות, ניוון עצבי ומחלות לב וכלי דם. הכלי החדש הזה מאפשר לחקור אלפי מוטציות DNA שזוהו על ידי מחקרים גנטיים בניסוי אחד, המנחה את הפיתוח של אבחון וטיפולים מתקדמים.
הטכניקה, הנקראת scSNV-seq, מאפשרת לחוקרים להעריך במהירות את ההשפעה של אלפי שינויים גנטיים בתאים שמעולם לא נבדקו קודם לכן, ולחבר ישירות את השינויים הללו לאופן פעולתם של אותם תאים. זה מספק מבט מקיף שממנו יכולים החוקרים לאתר את המוטציות התורמות למחלות. זה יציע תובנות חיוניות לפיתוח טיפולים ממוקדים.
במחקר החדש, שפורסם ב ביולוגיה של הגנוםחוקרים ממכון Wellcome Sanger ומשתפי הפעולה שלהם ב-Open Targets ובמכון הביואינפורמטיקה האירופי של EMBL (EMBL-EBI) יישמו scSNV-seq על הגן לסרטן הדם, JAK1. הטכניקה העריכה במדויק את ההשפעה של JAK1 מוטציות, שחשפו לראשונה שמוטציות מסוימות גרמו לפנוטיפ של "חצי בית" במחזוריות בין מצבים שונים. זה לא אפשרי תחת גישות קודמות.
הטכניקה נועדה להפגין צדדיות בין סוגי תאים, כולל תאים ראשוניים שקשה להתרבות כמו תאי T ונוירונים שמקורם בתאי גזע, כמו גם שיטות עריכה שונות כמו עריכה בסיסית ועריכה ראשונית. מיושם בקנה מידה גדול, scSNV-seq יכול לשנות את ההבנה של השינויים הגנטיים המניעים סרטן ופענוח סיכון גנטי לאלצהיימר, דלקת פרקים, סוכרת ומחלות מורכבות אחרות.
ההתקדמות בגנטיקה האנושית בשילוב עם עלות העלות הגוברת של טכנולוגיות ריצוף DNA חשפו מאות אלפי וריאנטים גנטיים הקשורים למחלות שהולכות וגדלות בקצב מדהים. עם זאת, הכלים לפרש אותם מפגרים מאחור, לפעמים מסתמכים על תהליכים ידניים מייגעים.
כשמשתמשים בכלים מתקדמים לעריכת גנים להחדרת מוטציות גנטיות מוגדרות, תוך שימוש בשיטות סקר עדכניות, קשה להבחין בין תאים שבהם העריכה לא עבדה לבין אלו שבהם היא הכניסה בהצלחה שינוי לא מזיק מבלי להשפיע על התנהגות התא.
חוקרים ממכון Wellcome Sanger ומשתפי הפעולה שלהם יצאו לטפל בזה באמצעות טכניקת סקר חדשה, scSNV-seq, המחברת ישירות את המידע הגנטי הספציפי בגנוטיפ של התא לפעילות הגנים שלו. הצוות בדק את היעילות של scSNV-seq על ידי שינוי בסיסי DNA ספציפיים בתוך JAK1 הגן, המקושר לדלקת וסרטן, כדי לחקור את ההשפעות שלהם על התנהגות התא.
הם הוכיחו ש-scSNV-seq יכול לסווג במדויק סוגים שונים של שינויים גנטיים לשלוש קטגוריות: שפירים, גרימת אובדן תפקוד ושינוי תפקוד. הם הראו מוטציות מסוימות שגרמו למחזוריות פנוטיפ ביניים בין מצבים שונים – תצפית שאינה אפשרית במסגרת גישות קיימות.
ד"ר שרה קופר, המחברת הראשונה של המחקר במכון Wellcome Sanger, אמרה: "בעידן שבו קצב גילוי הווריאציות הגנטיות עולה על היכולת שלנו לפרש את השפעותיהם, scSNV-seq ממלא פער גדול לחקר תאים מאתגרים כמו תאי T ונוירונים. אנחנו כבר משתמשים בו כדי לשפוך אור על ההשפעה של גרסאות הסיכון לאלצהיימר ופרקינסון על תאי המוח".
הטכניקה שלנו מסוגלת לחבר ישירות את ההשפעות של מוטציות לאופן שבו התא מתנהג, ולגלות השפעות במורד הזרם שטכנולוגיות קודמות לבדן לא יכולות לספק. הטכניקה מזרזת את הזיהוי של מוטציות גנטיות סיבתיות, מה שיאפשר אבחון טוב יותר ותעמיק את ההבנה המולקולרית שלנו לגבי מחלות, וסוללת את הדרך לטיפולים ממוקדים ויעילים יותר".
ד"ר אנדרו באסט, מחבר מחקרים בכיר, מכון Wellcome Sanger
