מדענים מבית החולים לילדים חולים (SickKids) חשפו שכבה שהתעלמה בעבר של שונות גנטית שיכולה לעזור להסביר מדוע אנשים חווים מחלה בצורה שונה, ומדוע טיפולים מסוימים עובדים טוב יותר עבור אוכלוסיות מסוימות.
חזרות טנדם הן קטעים חוזרים ונשנים של גדיל DNA המהווים כשבעה אחוזים מהגנום האנושי. הסבירות שחזרות טנדם אלו יגרמו לשגיאות בתפקוד הגנים גדלה בכל פעם שהן חוזרות, וידוע שהן גורמות למצבים כמו מחלת הנטינגטון ומעורבות ברבים אחרים, כולל הפרעות על הספקטרום האוטיסטי, סכיזופרניה וקרדיומיופתיה.
כעת, מחקר בהנחיית SickKids הוא הראשון שהראה שבנוסף לאורכה של החזרת הטנדם, לשינויים עדינים בהרכב של חזרות טנדם קצרות (STR) יכולה להיות גם השפעה גדולה על אופן פעולת הגנים.
פורסם ב ביולוגיה של הגנוםצוות המחקר ניתח נתונים גנומיים של למעלה מ-3,000 פרטים באוכלוסייה הכללית ומצא כי כשבעה אחוזים מה-STRs בגנום האנושי מראים שינויים בהרכב הרצף.
"השינויים הללו בהרכב STR אינם נדירים, הם חלק נורמלי מהמגוון הגנטי האנושי. זהו מימד חדש של שונות גנטית שהסתתר לעין", אומר מוביל המחקר ד"ר ריאן יואן, מדען בכיר בתוכנית גנטיקה וגנום ביולוגיה.
STRs קשורים קשר הדוק להתפתחות ותפקוד המוח
בנוסף לתיאור השכיחות של STRs באוכלוסיה הכללית, צוות המחקר מצא מספר ממצאים נוספים שעשויים לספק מחקר עתידי ופיתוח טיפולי מדויק לתמיכה ב- Precision Child Health, תנועה ב-SickKids להתאמה אישית של טיפול לכל מטופל.
ראשית, הם גילו כי STR משתנים ממוקמים לעתים קרובות קרוב ליסודות אלו, רצפי DNA חוזרים שתפקידם עדיין לא ידוע יחסית. STRs אלו מופיעים בתדירות גבוהה יותר בצמתים שחבורים בגנים המעורבים בהתפתחות ותפקוד המוח.
"ראינו דפוסים ברורים, כמו החזרות המגוונות האלה המופיעות בגנים הקשורים להתפתחות נוירופית ולתפקוד המוח", אומר ד"ר סשה מיטינה, עמית מחקר במעבדת יואן והמחבר הראשון של המחקר. "גנים המושפעים מהווריאציות הללו קשורים לתהליכים ביולוגיים קריטיים ועשויים לעזור להסביר הבדלים אינדיבידואליים בבריאות ובמחלות."
המחקר גם מצא דפוסים ברורים בשונות STR בין קבוצות אתניות שונות, ממצא שלדעת צוות המחקר עשוי לסייע למדענים לחזות טוב יותר את הסיכון למחלה ולהתאים טיפולים לאוכלוסיות שונות בעתיד.
"מימד חדש של שונות גנטית"
רוב הכלים והאלגוריתמים מסתכלים רק על אורך החזרות הטנדם. באמצעות אלגוריתם שפותח על ידי Yuen ובאמצעות מומחיות ב-The Center for Applied Genomics (TCAG) ב-SickKids, הצוות הצליח לזהות גם גודל חוזר וגם קומפוזיציה, אפילו עם נתוני רצף קצרים.
"הגישה שלנו מאפשרת לנו לראות גם את הגודל וגם את הרכב הרצף", אומר יואן. "אנחנו עדיין רק מגרדים את פני השטח, אבל האזורים האלה עשויים להחזיק את התשובות לחלק מהלא ידועים בגנום שלנו ולהכיל יעדים פוטנציאליים למחקרי מחלות עתידיים."
ככל שרצף קריאה ארוך הופך נפוץ יותר, החוקרים מצפים לחשוף עוד יותר וריאציות נסתרות כמו גם תובנות חדשות לגבי מצבים נוירו-התפתחותיים, ובסופו של דבר להודיע על עתיד הגנומיקה הקלינית.
מחקר זה מומן על ידי המכון הקנדי לחקר הבריאות (CIHR).
