Με μια πολύπλοκη και ποικίλη τοπογραφία γονιδίων και ρυθμιστικών αλληλουχιών, το ανθρώπινο γονιδίωμα συχνά παρομοιάζεται με τοπίο. Αλλά σε πολλά σημεία, το έδαφος του τοπίου μοιάζει να είναι λιγότερο δραματικό και περισσότερο έρημος αυτοκινητόδρομος: τεράστιο και επαναλαμβανόμενο.
Μέσα από την ανάπτυξη τεχνολογιών προσδιορισμού αλληλουχίας που μπορούν να διαβάσουν αδιάκοπα μακρά τμήματα DNA, η Miga και οι συνάδελφοί της στην κοινοπραξία Telomere to Telomere (T2T) είναι έτοιμοι να ολοκληρώσουν την 20ετή οδύσσεια που ξεκίνησε με την κυκλοφορία αυτής της πρώτης αλληλουχίας. Ο στόχος τους είναι να παράγουν, για κάθε χρωμόσωμα, έναν χάρτη γονιδιώματος από άκρο σε άκρο που εκτείνεται από το ένα τελομερές (τα επαναλαμβανόμενα στοιχεία αλληλουχίας που καλύπτουν τα χρωμοσωμικά άκρα) στο άλλο. «Αυτό δεν το κάναμε απλά για να πούμε ότι το κάναμε», λέει η Miga. «Έγινε γιατί νομίζω ότι υπάρχει κάποια πολύ ενδιαφέρουσα βιολογία εκεί». Αλλά για να γίνει ολοκληρωμένη δουλειά, ο κόσμος της γονιδιωματικής θα πρέπει να αλληλουχήσει πολλά τέτοια γονιδιώματα, απομακρύνοντας λίγο-λίγο την δυσκολία λόγω της ποικιλομορφίας αυτών των ακόμη κακώς κατανοητών γονιδιωματικών περιοχών.
Ενώ πριν από 20 χρόνια δημοσιεύθηκε το πρώτο προσχέδιο του ανθρώπινου γονιδιώματος, επίτευγμα ορόσημο, εντούτοις δεν πάει να πει ότι δεν είχε αρκετά προβλήματα και κενά. Στο Human Genome Project, οι επιστήμονες δημιούργησαν τεράστιους αριθμούς σύντομων αλληλουχιών από το χρωμοσωμικό DNA. Στα σημεία όπου αλληλεπικαλύπτονταν με τους γείτονές τους, οι αλληλουχίες αυτές ενώθηκαν σε μεγαλύτερα κομμάτια που τις περίκλειαν τα contigs. Ιδανικά, κάθε χρωμόσωμα θα το αναπαριστούσε ένα μόνο contig, αλλά το πρώτο σχέδιο περιελάμβανε 1.246 τέτοια θραύσματα.
Από τότε οι επιστήμονες ελέγχουν, επιπλέον, χειροκίνητα και αλληλουχίζουν ώστε να ταυτοποιήσουν κομμάτια με λάθη και κενό πληροφορίας. Η πιο πρόσφατη έκδοση του ανθρώπινου γονιδιώματος, που ονομάζεται GRCh38, κυκλοφόρησε το 2013. Από τότε έχει επανειλημμένα «διορθωθεί». Ωστόσο, εξακολουθεί να λείπει ένα 5-10% του γονιδιώματος, συμπεριλαμβανομένων όλων των κεντρομερών και άλλων προκλητικών περιοχών, όπως η μεγάλη συλλογή γονιδίων που φτιάχνουν οργανίδια τα οποία παράγουν πρωτεΐνες και ονομάζονται ριβοσώματα.
Το πρόβλημα γενικά φαίνεται να βρίσκεται στις επαναλαμβανόμενες περιοχές, οι οποίες έχουν όμως επιστημονικό, ερευνητικό ενδιαφέρον. Δύο μεγάλες εταιρίες βιοτεχνολογίας λάνσαραν τις δικές τους επαναστατικές τεχνολογίες για αλληλούχιση το 2010 και το 2014, οι οποίες αρχικά αρκετή ανομοιομορφία ως προς τα αποτελέσματα και την ακρίβεια, στην συνέχεια, όμως, με διορθώσεις έφτασαν να είναι πολύ ευαίσθητες και ακριβείς. Η επιστημονική ομάδα Τ2Τ (Telomere to Telomere) δούλεψε με την CHM13, καρκινική σειρά με γονιδίωμα το οποίο αποτελείται από 2 πανομοιότυπα σετ χρωμοσωμάτων απλοποιώντας έτσι τα πράγματα σε σχέση με ένα διπλοειδές γονιδίωμα. Μία ακόμη έξυπνη τακτική βρέθηκε στην τεχνολογία κυκλικής ομοφωνικής αλληλούχισης, από την Pacific Biosciences, στην οποία μεμονωμένοι κλώνοι DNA μετατρέπονται σε κλειστούς κυκλικούς βρόγχους που μπορούν να διαβαστούν ξανά και ξανά. Επετράπη, έτσι, στους ερευνητές συγκρίνοντας αυτές τις επαναλαμβανόμενες αναγνώσεις να εξαλείψουν τυχαία λάθη και να παράγουν ένα πολύ ακριβές αποτέλεσμα. Στόχος, πλέον, από την ομάδα είναι και η μετάβαση σε ένα διπλοειδές γονιδίωμα για ευνόητους λόγους.
Προς το παρόν, οι περισσότερες κλινικές-γονιδιωματικές μελέτες επικεντρώνονται σε γνωστά γονίδια - μια γρήγορη και οικονομικά αποδοτική προσέγγιση στην ανάλυση γονιδιώματος. Όμως, οι πρωτοπόροι που εξερευνούν αυτό το νέο πεδίο αναμένουν ότι οι αναλυτικές αναλύσεις θα δώσουν τελικά ένα νέο πρότυπο, αν και πιθανώς πιο ακριβό, στην ιατρική και ερευνητική γονιδιωματική - ειδικά καθώς οι ερευνητές αρχίζουν να εξερευνούν τακτικά τις κλινικές επιπτώσεις των παραλλαγών σε αυτές τις κάποτε αχαρτογράφητες περιοχές. «Εάν το παιδί μου ήταν άρρωστο και ήξερα ότι θα μπορούσα να πάρω το 100% του γονιδιώματος μέσω μιας μεγάλης ανάγνωσης γονιδιώματος, θα ήθελα να πληρώσω τη διαφορά», καταλήγει η Miga.
Πηγή: Nature
Χρήστος Χατζόπουλος - Stagiaire EEB