יש לך את העיניים של אמא שלך ואת החיוך של אביך, אבל גנטיקה היא הרבה יותר מסתם מה שעל פני השטח. במחקר שנפרש על פני יותר מעשור, חוקרים במכללת ביילור לרפואה בחנו דורות של משפחות באוכלוסייה ספציפית כדי לחשוף את התפקיד של וריאנטים של DNA שעברו בירושה על תכונות מחלה רצסיביות, ותוך כדי כך, הם יצרו אוכלוסייה מסד נתונים ספציפי חושף מידע DNA ייחודי שלא נראה בקבוצות גדולות יותר.
הממצאים, שפורסמו כעת ב גנטיקה ברפואה OPEN, חשף מתאם בין התרחשויות של הפרעות גנטיות מורכבות באותן משפחות עם רמות מוגברות של קרבה בהשוואה לאוכלוסיות לא מושפעות. קרבת משפחה היא כאשר שני ההורים תורמים לצאצא סמנים גנטיים דומים, כגון על ידי שיתוף אב קדמון משותף, והמידע הגנטי מהגנום שירש מהאב והן מהאם זהים.
"ראינו שהאזורים בכרומוזום הידועים כ-ROH, אזורים של הומוזיגוסטיות, היו ארוכים יותר באותם אנשים שבהם הייתה רמה גבוהה יותר של קרבה הורית בהשוואה לאלו עם פחות", אמר ד"ר זיינפ קובן-אקדמיר, שותף לפוסט-דוקטורט. בגנטיקה מולקולרית ואנושית ב- Baylor וכיום עוזר פרופסור בבית הספר UTHealth לבריאות הציבור וכן מחבר מוביל במחקר. "אנו יכולים לראות מה קורה כאשר קרבת משפחה משחקת וגם כאשר וריאציות גנטיות חדשות מוכנסות ליחידה המשפחתית של השבט או השבט המייצגים אבות קדומים יותר רחוקים."
ד"ר שיאופיי סונג, סטודנטית לתארים מתקדמים ביילור לשעבר, העובדת כעת כעוזר פרופסור במרכז הסרטן מופיט, אמרה, "השתמשנו עוד בשיטה סטטיסטית כדי להעריך באופן שיטתי את ההשפעה של וריאציות גנטיות אלו על המחלה. התוצאות שלנו מצביעות על כך שהגנטיקה החדשה שהוצגה לאחרונה. וריאציות יכולות להסביר טוב יותר את המאפיינים הקליניים שנצפו אצל המטופלים שלנו." שיר הוא גם מחבר מוביל במחקר.
"המחקר שפורסם תורם הן לתחום של מחלות נדירות והן לגנומיקת אוכלוסיה. מנקודת מבט של מתאמנים, המאמר מספק משאב רב ערך להבנת מושגים בסיסיים של גנטיקה אנושית ויישום שיטות חישוביות מגוונות כדי להבהיר מושגים אלו", אמר מועמד לדוקטורט. Tugce Bozkurt-Yozgatli, עם אוניברסיטת Acibadem באיסטנבול, טורקיה.
קובאן-אקדמיר, שעבדה במעבדת לופסקי בביילור שבה נערך המחקר, אומרת שזהו חלק חשוב מהממצאים מכיוון שהוא חושף כיצד גנים פועלים בתוך אוכלוסיות וחמולות שונות כדי לתרום להפרעות גנטיות רצסיביות שונות.
האוכלוסייה שנחקרה הייתה קבוצה של פרטים שמקורם בטורקיה שידועה כבעלת וריאציות שונות בסמנים גנטיים בהשוואה לאוכלוסיות אחרות מאירופה הגדולה. חוקרים יצרו וניתחו מסד נתונים של וריאנטים שמקורם ברצף אקסומים, מבחן גנומי המספק הצצה לשונות גנטית בכל רחבי הגנום, של 773 מתנדבים שאינם קשורים, שנפגעו במאפיינים שונים של מחלת מנדלית נדירה, שהן מחלות הנגרמות על ידי מוטציה בגן בודד. ועבר בבירור מדור לדור בהתאם לציפיות של גרגור מנדל. הם הושוו למאגר מידע אחר שנוצר על ידי אותם חוקרים של 643 קרובי משפחה שלא הושפעו.
בערך מחצית מהווריאציות הגנטיות בקבוצה טורקית זו אינן נוכחות באוכלוסיות בקרה אירופיות גדולות יותר שנמצאות במאגרי מידע משותפים הנפוצים על ידי חוקרים גנטיים.
"קבוצה זו של פרטים ומשפחות טורקים נותנת לנו תובנות לגבי גנטיקה שהאוכלוסייה הממוצעת לא מספקת. מה שמצאנו באוכלוסיה הטורקית הזו הוא מאוד ייחודי. לא רק שהקבוצה הזו מיוצגת בחסר במאגרים גדולים יותר, אלא שהיא מראה לנו שיש להם וריאציה גנטית מועשרת שרואים רק באוכלוסייה זו בהשוואה לאוכלוסיות אירופיות", אמר קובן-אקדמיר.
ד"ר דאוט פהליבן, עוזר פרופסור לרפואת ילדים – נוירולוגיה ב-Baylor, אמר על אדם בודד יש כ-40 מיליון וריאציות של זוג בסיסים של ווטסון-קריק בתוך ה-DNA שלנו.
"פרויקט הגנום האנושי פתח את הדלתות לחוקרים לחקור את כל משלים ה-DNA הגנומי תוך שימוש בטכנולוגיית רצף הדור הבא. עם זאת, הופיעו מאבקים נוספים עם התקדמות אלה. לדוגמה, קשה להצביע על איזה וריאציה גורמת למחלה מבין 40 מיליון וריאציות של ה-DNA שלנו. חקר אוכלוסיות בריאות עוזר לנו לבטל הרבה מהווריאציות הנפוצות הללו משיקולים. לפיכך, חקרנו גם חולים וגם קרובי משפחה בריאים שלהם באוכלוסיה הטורקית." אמר פהליבן. "יש הרבה שינויים בגנום, ואנחנו לא לגמרי מבינים את המשמעות של כל הפרטים האלה, אבל הנתונים ממחקר האוכלוסייה הזה יעזרו לכל החוקרים ברחבי העולם שמנסים לפרש את התוצאות של גרסאות אחרות בדנ"א הגנום האנושי".
Pehlivan תיאר את איסוף המידע ואת המשפחות שרוצות להשתתף במחקר גנומי החל משנת 2010, נסיעה למרחקים ארוכים לאזורים כפריים שבהם רוב החולים נמצאים, סיפור עניין אנושי עצמו, כדי לוודא שמסד הנתונים והמידע הקליני יציגו ייצוג מדויק עבור המשפחות הללו.
"גילינו יותר מ-200 גנים שתרמו לגוף הקיים של אסוציאציות גנים של מחלות. זה יעזור לנו להתקרב להבנה, באוכלוסיה זו ובאחרות, מה גורם למחלות הללו ולהפרעה הביולוגית האנושית העומדת בבסיס טווח רחב של מחלות המחקרים שלנו יפתחו אפיקים חדשים של מחקר בביולוגיה אנושית ובביולוגיה של הגנום ובסופו של דבר יסייעו להביא טיפולים פוטנציאליים לחומצות גרעין, משהו המשמש לפיתוח חיסון ה-COVID, לחולים ולמשפחות", אמר Pehlivan.
צוות החוקרים הזה לא רק עוזר לאוכלוסייה שהם חקרו, אלא גם ניתן ליישם את הממצאים שלהם על אוכלוסיות רבות. כולנו אנשים שונים מאוד על הפלנטה הזו, ובכל זאת הגנים שלנו פועלים בצורה מאוד דומה, וכולנו חולקים אנושיות משותפת. לכן, ההבנה כיצד פועלות הפרעות גנטיות עוזרת לנו לתמוך במשפחות מושפעות ברחבי העולם".
ד"ר ג'יימס ר. לופסקי, יו"ר קרן קולן לגנטיקה וגנומיקה ב-Baylor
בעבר, Coban-Akdemir וד"ר קלאודיה MB Carvalho, בעבר עם ביילור וכיום במעבדה משלה במכון המחקר הצפון-מערבי של פסיפיק (PNRI) בסיאטל, שגם תרמו למחקר זה, עבדו על חקר גרסאות של גנים לזיהוי גורמים למחלות באמצעות ייצור חלבונים קטועים או משתנים המקבלים תפקיד חדש או שונה. עבודתם התמקדה גם במאגרי מידע של אוכלוסיות עם וללא מחלות גנטיות. עבודתם הנוכחית משקפת את החשיבות של גיוון והכלה כאשר העבודה ממשיכה לחשוף גורמים למחלות גנטיות.
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי המכון הלאומי לחקר הגנום האנושי של ארה"ב/המכון הלאומי לריאות ודם בלב המענק מספר UM1HG006542 למרכז ביילור הופקינס לגנומיקה מנדלית (BHCMG), המכון הלאומי לחקר הגנום האנושי של ארה"ב U01HG011758 למכללת ביילור לרפואה עבור מחקר הגנומיקה להבהרת הגנטיקה של מחלות נדירות (BCM-GREGoR), המכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ Q22 (NINDS) R35NS105078, והמכון הלאומי לחקר הגנום האנושי U54-HG003273. JEP נתמך על ידי NHGRI K08 HG008986.
