Heltäckande silkesapa-genom avslöjar dolda Alzheimer-gener

Det betyder inte att resultaten automatiskt kan överföras till patienter. Men en mer komplett genomreferens gör det lättare att avgöra vilka genetiska förändringar som faktiskt är biologiskt relevanta – och vilka som bara beror på brister i kartläggningen.

Nya varianter av den tidigt debuterande Alzheimer-genen PSEN1

När den kompletta genomreferensen kombinerades med data om genaktivitet hittade forskarna tidigare okända transkriptvarianter, eller isoformer, av PSEN1. Det är den vanligaste kända orsaksgenen vid ärftlig Alzheimer med tidig debut, och mer än 300 mutationer i genen har rapporterats .

De nya varianterna hade inte synts i tidigare genomkartor eftersom delar av DNA:t saknades eller var felaktigt sammanfogade . Fyndet öppnar för studier av hur så kallad alternativ splitsning – när samma gen kan läsas av på olika sätt – påverkar neurodegenerativa sjukdomar. Vilken funktion de nya isoformerna har är dock fortfarande inte klarlagt .

Resultaten blir särskilt relevanta mot bakgrund av tidigare silkesapmodeller. Med CRISPR/Cas9 har forskare skapat silkesapor med punktmutationerna C410Y eller A426P i PSEN1. Dessa djur och deras avkomma har visat tidiga biomarkörer för Alzheimer . Den nya referensen ger nu ett mer exakt genetiskt underlag för att analysera dessa och andra varianter.

Ribosomalt DNA flyttas mellan kromosomer

Den kompletta kartläggningen avslöjade också en tidigare okänd dynamik i silkesapans ribosomala DNA, rDNA. Forskarna såg att rDNA-segment kan byta plats mellan kromosomer som inte är homologa – det vill säga kromosomer som inte utgör ett motsvarande kromosompar .

Dessutom upptäcktes könsspecifika mönster i hur rDNA är fördelat. Sådana skillnader hade varit mycket svåra att identifiera utan ett luckfritt genom .

Ribosomalt DNA innehåller instruktioner för delar av ribosomerna, cellernas proteinfabriker. Att dessa områden kan omorganiseras på ett så dynamiskt sätt ger forskare nya frågor om hur genomet förändras och stabiliseras över tid.

T2T-sekvensering blir skalbar

T2T står för telomere-to-telomere och beskriver en genomsekvens som täcker kromosomerna från ände till ände. Tidigare referensgenom har ofta saknat upprepade och komplicerade DNA-områden, bland annat nära centromerer, könskromosomer och rDNA.

Silkesapastudien ingår i en bredare utveckling där förbättrade laboratoriemetoder, långläsande sekvensering och effektivare beräkningsalgoritmer har gjort kompletta genom betydligt billigare att framställa än under det ursprungliga arbetet med människans T2T-genom .

Huvudförfattaren Prajna Hebbar har beskrivit utvecklingen som ett steg mot mer rutinmässig T2T-genomik, där automatiserade arbetsflöden kan göra resultaten enklare att ta fram och tolka . På längre sikt kan det bidra till en vård där en persons kompletta genom fungerar som en individuell medicinsk referens – till en bråkdel av dagens kostnad, enligt forskarnas framtidsbild.

Utvecklingen syns även i andra projekt. T2T-konsortiet har bland annat tagit fram haplotypsupplösta referensgenom för sex människoapor och sekvenserat 215 kromosomer helt från telomer till telomer .

Ett bättre verktyg för forskning – inte en färdig behandling

Silkesapan används redan som modellorganism i forskning om Alzheimer, Parkinson och andra sjukdomar eftersom flera gener som är kopplade till mänsklig kognitiv försämring också finns hos silkesapor . Tidigare genomförsök lämnade dock luckor just i områden där forskarna behövde hög precision.

Den nya kartan gör det möjligt att undersöka dessa gener och deras varianter mer detaljerat. Den kan därmed bidra till bättre sjukdomsmodeller, ökad förståelse av biologiska mekanismer och framtida utveckling av behandlingar . Men genomreferensen är ett forskningsverktyg, inte i sig ett botemedel eller ett bevis på att nya behandlingar redan fungerar.

Det viktigaste beskedet är därför dubbelt: silkesapans genom har blivit betydligt mer användbart för neurodegenerativ forskning, samtidigt som tekniken bakom kartläggningen närmar sig en nivå där kompletta och mer personliga genomreferenser kan bli praktiskt möjliga även inom medicinen.