Αποκωδικοποίηση DNA: Όσα είχαν διαφύγει

Πώς μπορεί μια αλλαγή στο DNA να σχετίζεται με αυξημένη πιθανότητα μιας ασθένειας; Η διαπίστωση αυτής της σχέσης αποτελεί μόνο το πρώτο βήμα. Οι επιστήμονες πρέπει να εξακριβώσουν ποιο γονίδιο επηρεάζεται, σε ποια κύτταρα εντοπίζεται η επίδραση και με ποιον τρόπο μεταβάλλεται η λειτουργία τους.

Τρία νέα άρθρα στο Nature επιχειρούν να καλύψουν αυτά τα κενά. Επιστήμονες του Ινστιτούτου Garvan στην Αυστραλία, μαζί με ερευνητικά κέντρα και πανεπιστήμια, βρήκαν σχεδόν 1.500 γονίδια που πιθανόν συμμετέχουν σε διάφορες ασθένειες. Στην έρευνα εξετάστηκαν 16 παθήσεις, ανάμεσά τους καρκίνοι, διαταραχές του ανοσοποιητικού και νευρολογικά νοσήματα.

Η εικόνα αλλάζει όταν εξετάζεται ξεχωριστά κάθε κύτταρο

Οι εργασίες εντάσσονται στο πρόγραμμα TenK10K, που επιδιώκει να καταγράψει γενετικές διαφορές και τη δραστηριότητα των γονιδίων σε κύτταρα του ανοσοποιητικού 10.000 ανθρώπων.

Στην αρχική φάση, οι ερευνητές μελέτησαν το DNA σχεδόν 2.000 Αυστραλών και ανέλυσαν εκατομμύρια κύτταρα του ανοσοποιητικού τους. Η προσέγγιση επέτρεψε να διαπιστωθεί τι συμβαίνει σε κάθε διαφορετικό τύπο κυττάρου. Η διάκριση αυτή είναι σημαντική, καθώς μια γενετική αλλαγή μπορεί να έχει ισχυρή επίδραση σε έναν τύπο κυττάρου και σχεδόν καμία σε άλλον. Αν αναλυθούν πολλοί τύποι κυττάρων μαζί, η συγκεκριμένη επίδραση ενδέχεται να μην ξεχωρίζει στη συνολική εικόνα.

Η γνώση των γονιδίων μας δεν αρκεί από μόνη της

Στην πρώτη μελέτη οι ερευνητές διερεύνησαν την επίδραση συχνών και σπάνιων γενετικών παραλλαγών στη δραστηριότητα των γονιδίων. Με απλά λόγια, αναζήτησαν αλλαγές στο DNA που κάνουν ένα γονίδιο να λειτουργεί περισσότερο ή λιγότερο σε ορισμένα κύτταρα του ανοσοποιητικού.

Η ομάδα κατέγραψε σχεδόν 5.000 γονίδια των οποίων η δραστηριότητα μεταβάλλεται από διαφορές στο DNA, εύρημα που δεν είχε αναδειχθεί στην προηγούμενη μεγάλη έρευνα στο αίμα. Έπειτα, εξέτασε αν οι συγκεκριμένες διαφορές είχαν συσχετιστεί με ασθένειες. Με αυτόν τον τρόπο προέκυψαν πιθανές ερμηνείες για το πώς μια αλλαγή στο DNA επηρεάζει τη λειτουργία των κυττάρων και, τελικά, την πιθανότητα εκδήλωσης μιας ασθένειας.

Ρόλο παίζουν και οι επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες DNA

Η δεύτερη μελέτη εξέτασε περιοχές του DNA όπου μια μικρή αλληλουχία επαναλαμβάνεται στη σειρά. Ο αριθμός των επαναλήψεων δεν είναι ίδιος σε όλους τους ανθρώπους και μπορεί να επηρεάζει τη λειτουργία των γονιδίων.

Ως πρόσφατα, η ακριβής ανάλυση τέτοιων περιοχών ήταν δύσκολη. Με τη χρήση πιο σύγχρονων τεχνικών, οι ερευνητές εντόπισαν χιλιάδες παραλλαγές που σχετίζονταν με μεταβολές στη δραστηριότητα των γονιδίων, προσθέτοντας δεδομένα που απουσίαζαν από παλαιότερες έρευνες.

Η προσβασιμότητα του DNA επηρεάζει επίσης τη λειτουργία του

Η τρίτη μελέτη ερεύνησε πόσο εύκολα μπορεί ένα κύτταρο να «διαβάσει» τις οδηγίες του DNA. Το μόριο είναι τυλιγμένο γύρω από πρωτεΐνες με διαφορετικό βαθμό χαλαρότητας ή σύσφιξης. Η διάταξη αυτή καθορίζει πόσο προσβάσιμες είναι οι γενετικές οδηγίες και, κατά συνέπεια, ποια γονίδια μπορούν να ενεργοποιηθούν.

Αναλύοντας την ευκολία με την οποία το κύτταρο «διαβάζει» το DNA, οι ερευνητές συγκέντρωσαν πρόσθετα στοιχεία για το πώς ορισμένες γενετικές διαφορές ενδέχεται να συμβάλλουν σε ασθένειες. Τέτοιες ενδείξεις δεν είχαν προκύψει από την εξέταση μόνο των γονιδίων που εμφάνιζαν αυξημένη ή μειωμένη δραστηριότητα.

Τι μπορεί να προσφέρει η νέα γνώση

Τα αποτελέσματα ενδέχεται να στηρίξουν την ανάπτυξη θεραπειών με πιο συγκεκριμένο στόχο. Όταν γνωρίζουμε το γονίδιο που επηρεάζεται και το κύτταρο στο οποίο συμβαίνει αυτό, μπορούμε να διερευνήσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια σε ποιο σημείο θα μπορούσε να δράσει ένα φάρμακο.

Πριν εφαρμοστούν στην κλινική πράξη, οι πιθανοί μηχανισμοί πρέπει να εξεταστούν περαιτέρω. Παράλληλα, οι συνοπτικές εκδοχές των αποτελεσμάτων είναι ήδη ελεύθερα προσβάσιμες στην επιστημονική κοινότητα. Στο επόμενο στάδιο θα συμμετάσχουν περισσότεροι άνθρωποι με ευρύτερη γενετική ποικιλομορφία, ώστε τα δεδομένα να αποτυπώνουν καλύτερα διαφορετικούς πληθυσμούς.