Полный геном мармозетки выявил скрытые особенности генов Альцгеймера

Ранее невидимые варианты PSEN1

Особое внимание исследователи уделили PSEN1 — гену пресенилина-1 и наиболее распространённой причине наследственной ранней болезни Альцгеймера. При объединении полного геномного референса с транскриптомными данными команда обнаружила новые варианты транскриптов, или изоформы, PSEN1. В прежних сборках с пробелами они были попросту незаметны .

Эти изоформы открывают возможность изучать, как альтернативный сплайсинг — разные способы «сборки» РНК из одного гена — может быть связан с нейродегенерацией. Однако их конкретная биологическая роль пока не установлена и требует дальнейших экспериментов .

PSEN1 считается наиболее частой причиной ранней наследственной болезни Альцгеймера; на сегодняшний день описано более 300 мутаций этого гена, потенциально участвующих в нейродегенеративных процессах . Ранее учёные уже создали генетически модифицированных мармозеток с точечными мутациями PSEN1 C410Y и A426P. У таких животных и их потомства наблюдалось раннее появление биомаркеров, связанных с болезнью Альцгеймера . Новый полный референс даёт более точную основу для изучения этих и других вариантов гена.

Необычная динамика рибосомной ДНК

Полная сборка также раскрыла ранее не описанную особенность рибосомной ДНК (рДНК). У мармозеток массивы рДНК могут обмениваться участками между негомологичными хромосомами — то есть хромосомами, которые не образуют одну парную структуру. Такая динамика перестроек прежде не наблюдалась .

Кроме того, исследователи обнаружили различия в распределении рДНК у самцов и самок. Зафиксировать их было невозможно без референса, охватывающего геном целиком .

Почему это важно для будущего геномики

Работа с мармозеткой стала частью более широкого развития методов T2T-сборки. Технология, которая позволяет читать ДНК непрерывно от теломеры до теломеры, теперь применяется не только к человеческому геному, но и к геномам других видов .

Стоимость таких исследований снижается благодаря совершенствованию лабораторных протоколов, длинночтения и алгоритмов сборки. Поэтому полные геномы сегодня можно получать значительно дешевле, чем во время первого проекта по созданию человеческого генома T2T .

Ведущая автор работы Праджна Хеббар отметила, что «рутинная T2T-геномика делает такие открытия более доступными и реалистичными». Автоматизированный процесс в перспективе может привести к ситуации, когда полный геном каждого человека станет его индивидуальным медицинским референсом — при существенно меньшей стоимости, чем сегодня .

Масштабируемость подхода уже подтверждается другими результатами: тот же консорциум создал гаплотип-разрешённые референсные геномы шести видов человекообразных обезьян и полностью секвенировал 215 хромосом без пробелов, от теломеры до теломеры .

Новый инструмент для исследований, а не готовая диагностика

Обыкновенная мармозетка давно используется в исследованиях болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и других нарушений работы мозга. У неё есть многие гены, связанные с когнитивным снижением у человека, а генетические модели уже применяются для наблюдения за ранними биомаркерами заболеваний .

Теперь исследователи смогут изучать эти гены с существенно большей точностью и видеть сложные участки, которые прежние сборки пропускали. Это может помочь лучше понять развитие нейродегенеративных заболеваний и найти направления для будущих методов терапии . При этом полный геном мармозетки пока остаётся прежде всего исследовательским ресурсом: он не заменяет клинические генетические тесты и сам по себе не даёт готовых медицинских рекомендаций.