Повний геном ігрунки відкрив нові генетичні підказки до хвороби Альцгеймера

Поєднавши нову збірку з даними про генетичне різноманіття 230 ігрунок, дослідники отримали високоякісні еталонні послідовності для 76 генів, що відповідають відомим локусам ризику хвороб Альцгеймера та Паркінсона .

Варіанти в цих генах розташовувалися в тих самих функціонально важливих ділянках, де зміни можуть спричиняти хворобу в людей. Це посилює позиції ігрунки як модельного організму для вивчення нейродегенеративних захворювань, хоча результати на тваринах не можна автоматично переносити на людей .

Нові варіанти гена PSEN1

Особливу увагу привернули нові варіанти транскриптів, або ізоформи, гена PSEN1. Він є найчастішою відомою причиною спадкової ранньої форми хвороби Альцгеймера; на сьогодні для нього описано понад 300 мутацій .

Попередні неповні збірки геному не містили достатньо інформації, щоб побачити ці варіанти. Нова еталонна послідовність у поєднанні з транскриптомними даними відкриває можливість досліджувати, як альтернативний сплайсинг — різні способи «монтажу» РНК — може бути пов’язаний із нейродегенерацією . Водночас функціональне значення нових ізоформ ще належить перевірити.

Це особливо важливо на тлі попередніх експериментів із генетично модифікованими ігрунками. За допомогою CRISPR/Cas9 у них створювали точкові мутації PSEN1 C410Y та A426P; такі тварини демонстрували ранню появу біомаркерів, пов’язаних із хворобою Альцгеймера . Повний геном тепер дає змогу аналізувати ці та інші варіанти набагато точніше.

Незвичні перебудови рибосомної ДНК

Безпрогалинна збірка дозволила побачити ще одну раніше невідому особливість: масиви рибосомної ДНК (рДНК) у ігрунок можуть обмінюватися ділянками між негомологічними, тобто різними за походженням, хромосомами .

Дослідники також виявили відмінності в розподілі рДНК залежно від статі. Такі закономірності було практично неможливо надійно зафіксувати за допомогою попередніх збірок із прогалинами .

Чому це важливо для персоналізованої медицини

Робота з геномом ігрунки демонструє, що T2T-збірка вже перестає бути разовим технологічним рекордом. Удосконалені лабораторні протоколи, довгочитувальне секвенування, алгоритми складання та автоматизація зменшили вартість і складність отримання повних геномів .

Тепер цей підхід можна застосовувати не лише до людини, а й до інших видів у порівняльній геноміці. Наприклад, той самий консорціум створив гаплотип-розділені еталонні геноми шести видів людиноподібних мавп, повністю визначивши послідовність 215 безпрогалинних хромосом від теломери до теломери .

Провідна авторка роботи Праджна Хеббар зазначила, що рутинна T2T-геноміка робить наукові висновки доступнішими та надійнішими . У перспективі автоматизовані процеси можуть наблизити медицину до ситуації, коли повна послідовність геному кожної людини слугуватиме її власним індивідуальним медичним еталоном — за значно нижчою ціною, ніж сьогодні.

Це не означає, що персоналізована геноміка вже стала дешевою або повністю готовою для повсякденної клінічної практики. Однак нова збірка ігрунки показує: технологічна основа для масштабного та точнішого аналізу геномів поступово формується.