Marmosetin täydellinen perimä avaa uusia näkymiä Alzheimerin tutkimukseen

Tulosta ei kuitenkaan pidä tulkita niin, että eläimen perimä yksin selittäisi ihmisen sairauden. Sen merkitys on siinä, että tutkijat voivat nyt tarkastella vastaavia geenialueita ja niiden toimintaa paljon luotettavammin.

PSEN1-geenistä löytyi aiemmin piiloon jääneitä muotoja

Yksi kiinnostavimmista löydöistä liittyy PSEN1-geeniin. Se on yleisin tunnettu varhain alkavan perinnöllisen Alzheimerin taudin aiheuttajageeni, ja siitä on raportoitu yli 300 mahdollisesti merkityksellistä mutaatiota .

Kun täydellinen perimä yhdistettiin RNA:n eli geenien aktiivisuudesta kertovaan transkriptomidataan, tutkijat löysivät PSEN1-geenistä uusia transkriptimuotoja eli isoformeja. Aukolliset genomikoonnit eivät olleet paljastaneet niitä .

Löydös tarjoaa uuden väylän tutkia vaihtoehtoista silmukointia — prosessia, jossa samasta geenistä voidaan tuottaa erilaisia RNA-muotoja — ja sen mahdollista yhteyttä hermoston rappeutumiseen. Uusien isoformien toiminnallinen merkitys vaatii kuitenkin vielä lisätutkimuksia .

Marmosettien merkitys Alzheimerin tutkimuksessa ei rajoitu perimän kartoitukseen. Aiemmissa tutkimuksissa tutkijat ovat tuottaneet geenimuokattuja marmosetteja, joilla on PSEN1-geenin C410Y- tai A426P-pistemutaatio. Näillä eläimillä Alzheimerin tautiin liittyviä biomarkkereita alkaa ilmaantua varhain . Uusi T2T-viitegenomi antaa tutkijoille aiempaa tarkemman pohjan näiden ja muiden muunnosten tutkimiseen.

Ribosomaalinen DNA paljasti kromosomien yllättävän liikkuvuuden

Täydellinen genomi toi näkyviin myös ribosomaalisen DNA:n eli rDNA:n rakenteita, joita aiemmat koonnit eivät pystyneet ratkaisemaan.

Tutkijoiden mukaan marmosetit vaihtavat rDNA-jaksoja keskenään sellaisten kromosomien välillä, jotka eivät ole vastinkromosomeja. Tällainen dynaaminen uudelleenjärjestäytyminen oli aiemmin havaitsematon .

Genomi paljasti lisäksi sukupuoleen liittyviä eroja siinä, miten rDNA sijoittuu kromosomeihin. Näitä eroja oli käytännössä mahdotonta tunnistaa ilman aukotonta viitegenomia .

T2T-sekvensointi ei enää rajoitu yhteen ihmisen genomiin

Telomeeristä telomeeriin -sekvensoinnissa kromosomit pyritään lukemaan kokonaan päästä päähän ilman puuttuvia jaksoja. Menetelmä on erityisen tärkeä kromosomien keskiosissa, telomeerien lähellä ja muilla toistuvilla alueilla, jotka ovat olleet genomien vaikeimpia kohtia.

Marmosettitutkimus kuuluu töihin, jotka osoittavat T2T-koontien kehittyneen rutiininomaiseksi myös muiden lajien kuin ihmisen genomien tutkimuksessa . T2T-konsortio on alentanut kustannuksia kehittämällä sekä laboratoriomenetelmiä että genomien kokoamiseen käytettäviä algoritmeja. Täydellisiä genomeja voidaan nyt tuottaa huomattavasti edullisemmin kuin ihmisen ensimmäisen T2T-hankkeen aikaan .

Pääkirjoittaja Prajna Hebbarin mukaan rutiininomainen T2T-genomiikka tekee löydöistä helpommin saavutettavia ja uskottavia. Automatisoidut työnkulut voivat pitkällä aikavälillä tukea kehitystä, jossa jokaisen ihmisen koko perimä toimii hänen omana lääketieteellisenä vertailukohtanaan aiempaa pienemmällä hinnalla .

Suunta näkyy jo muissakin tutkimuksissa: sama konsortio on koonnut kuuden ihmisapinan lajin haplotyypeittäin erotellut viitegenomit ja sekvensoinut telomeeristä telomeeriin yhteensä 215 aukotonta kromosomia .

Mitä tämä merkitsee sairauksien tutkimukselle?

Marmosetin täydellinen perimä ei vielä tuota uutta Alzheimerin lääkettä eikä tee yksilöllisestä genomilääketieteestä arkipäivää. Se ratkaisee kuitenkin keskeisen tutkimuksen ongelman: tutkijat saavat nyt aiempaa tarkemman kuvan niistä DNA-alueista, joita eläinmalleissa ja ihmisen sairauksissa halutaan verrata.

Kun vaikeasti luettavat geenialueet, RNA-muodot ja kromosomien toistuvat jaksot voidaan nähdä kokonaisina, sairausmekanismeja on mahdollista tutkia yksityiskohtaisemmin. Samalla työ osoittaa, että täydellisten genomien rakentaminen voi laajentua eri lajeihin ja kehittyä kustannuksiltaan saavutettavammaksi — askel kohti tarkempia viitegenomeja myös yksilöllisessä lääketieteessä .