İnsan pangenomu nedir ve neden ona ihtiyacımız var?

Dünyadaki insanların çeşitliliğini yakalayarak İnsan Genomu Projesi’ni genişletme çabası, “pangenom referansı” adı verilen yeni bir kaynağın ilk taslağını üretti.

Pangenom nedir?

Dizilerin nerede aynı veya farklı olduğunu göstermek için bir araya getirilen birçok kişiden oluşan bir dizi genomdur. Taslak insan pangenomu 47 genomdan oluşuyor ve plan 2024 yılına kadar bunu 350 genoma çıkarmak.

Neden buna ihtiyacımız var?

Pangenom, araştırmacıların genetik varyantların hangi etkilerinin olduğunu keşfetmelerine ve bu varyantlarla bağlantılı durumlar için tedaviler geliştirmelerine yardımcı olacak. Şu anda, bazı varyantlar, tek bir referans genoma güvenilmesi nedeniyle araştırmacılar için esasen görünmez.

Bir dakika, referans genom nedir?

Bir çeşit haritadır. Araştırmacılar birinin DNA’sını sıralarken, referans genomun neresine uyduklarına göre bir araya getirdikleri çok sayıda parça elde ederler. Her bir kemiğin nereye oturduğunu görmek için bir anatomi ders kitabına bakarak bir iskeleti birleştirmeye benziyor. Kemiklerin büyük çoğunluğu için bu iyi çalışıyor, ancak bazı insanların ders kitabında olmayan boyun kaburgaları gibi fazladan kemikleri var. “Şu anda, bir hastadan bir diziyi haritaladığımızda, her zaman dizinin haritalanamayan bir bölümü, bazen önemli bir bölümü vardır” diyor. Evan Eichler Seattle’daki Washington Üniversitesi’nde.

Referans genom kimin DNA’sına dayanıyordu?

Referans genomun, 20 isimsiz donörden alınan DNA karışımından yapılması gerekiyordu, ancak sonunda bunun yüzde 73’ü bir kişiden geldi. Daha sonra yapılan analizler göstermiştir ki o kişi Afro-Amerikandıve ayrıca yaklaşık yüzde 6 ile bir sonraki en büyük bağışçının esas olarak Doğu Asya soyundan olduğu.

Halihazırda milyonlarca genomu diziledik. Neden henüz bir pangenomumuz yok?

Dizilediğimiz birçok genom tam olmaktan çok uzak – aslında, İnsan Genomu Projesi “tamamlandı” ilan edildiğinde tek referans genomun yalnızca yüzde 92’si tamamlanmıştı. O zamanlar sadece kısa DNA parçaları dizilenebiliyordu ve genomun çoğu oldukça tekrarlayıcı olduğundan, bu küçük parçaların çoğu yeniden birleştirilemedi. Pangenome projesi, “okuma” olarak bilinen çok daha uzun parçalar üreten yöntemler kullandı. Sonuç olarak, pangenom, yüzde 99 oranında tamamlanan son derece yüksek kaliteli dizilere dayanmaktadır.

Pangenomda kimlerin genomları yer alır?

bilmiyoruz diyor Karen Miga Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz’da. Anonim bağışçılar, genomlarının toplu olarak insan çeşitliliğini ne kadar iyi yansıttığı temel alınarak seçilen, 1000 Genom Projesi adlı önceki bir girişimin katılımcılarıydı. Eichler, bağışçıların yaklaşık yarısının Afrikalı veya Afrika kökenli olduğunu, ancak daha fazlasına ihtiyaç olduğunu söylüyor. “Afrikalılar çok fazla çeşitliliğe sahip olduğundan ve tüm insanlar Afrika popülasyonlarının torunları olduğundan, Afrika’da gerçek bir insan pangenom referansına sahip olmadan önce çok daha derin örnekleme yapmalıyız” diyor.

Pangenom insan varyasyonunu ne kadar yakalar?

Mutasyonlar çok sayıda toruna sahip uzak atalarda meydana geldiği için pek çok kişi tarafından paylaşılan pek çok ortak değişken içerir. Tüm insan çeşitliliğini tam olarak yakalamak için 8 milyar genomumuzun tamamını içeren bir pangenom gerekir, ama mesele bu değil. “Başarmak istediğimiz şey, her varyasyonun şimdi analiz edilebilmesi ve hiçbir okumanın haritasının çıkarılmaması” diyor. Tobias Marschall Almanya’daki Heinrich Heine Üniversitesi Düsseldorf’ta. “Genomun her parçasının artık gidebileceği bir yeri var.”

Biyologlar tek referans genomu yerine pangenom referansını mı kullanacak?

Bazıları olacak. Ancak çoğu, pangenomu kullanmaya geçmek için çok yavaş olacak, diyor Jesse Gillis 2021’de bir araya getiren Kanada’daki Toronto Üniversitesi’nde alternatif “mutabakat referansı”. Araştırmacılar, tek referansa dayalı birçok yöntem ve yazılım geliştirdiler ve pangenom daha karmaşıktır, diyor. Benedict Paten California Üniversitesi’nde pangenom ekibinin bir üyesi olan Santa Cruz, maliyetlerin faydalarından yüksek olması durumunda insanların geçiş yapmayacağını kabul ediyor. Ancak pangenome ekibinin de bir o kadar hızlı yazılım araçları geliştirdiğini söylüyor.