Az angol Oxfordi Egyetem és az amerikai Harvard Orvostudományi Egyetem tudósai vezette konzorcium megalkotta a világ legrészletesebb genetikai térképét. A kutatási eredményekről szóló beszámoló a világhírű Nature szakfolyóiratban jelent meg.
Egy genetikai térkép pontosan meghatározza a sperma vagy a pete genetikai anyagában található azon precíz területeket, ahol az anyától és az apától származó DNS átszerveződik, azért, hogy egy egyedülálló reproduktív sejt létrejöjjön. Azt a biológiai folyamatot, amely által az átszerveződés létrejön, „rekombináció” néven ismerjük. Míg eddig csaknem az összes genetikai térkép európai ősökkel rendelkező emberektől származott, ez az új térkép az első, amelyet afroamerikai rekombinációs genomikai adatokból konstruáltak.
„Ez a világ legpontosabb genetikai térképe.” – mondja Dr. David Reich, a Harvard Egyetem genetikai professzora, aki Simon Myers-szel, az Oxfordi Egyetem Statisztikai Osztálya óraadó tanárával együttműködve vezette a kutatást.
A kutatók meglepődtek azon, hogy azok a pozíciók, ahol az afroamerikaiak rekombinációja megtörténik, jelentős mértékben eltérnek a nem afroamerikai populációétól. Simon Myers szerint az afroamerikaiak több mint fele hordozza a rekombinációhoz szükséges biológiai gépezet egy verzióját, amely eltér az európaiakétól. Ennek eredményeképpen az afroamerikaiaknál ott történik meg a rekombináció, ahol az európaiak esetében csaknem sohasem.
A tudósok csak nemrég kezdték feltárni az egyedek és a populációk közötti genetikai különbségeket – valamint azt a szerepet, amelyet ezek a különbségek a humán egészségben játszanak. E vonatkozásban a humán genom (a szervezet örökítő információinak az összessége), amelynek első vázlatát egy évtizeddel ezelőtt készítették el, csak egy kiindulási pont volt ahhoz, hogy megértsék a betegségek genetikai eredetét.
Ahhoz, hogy a kutatók elemezni tudják ezen különbségeket, szükségük van egy genetikai térképre, mely genetikai térkép jelen esetben azon alapul, hogy a genomon keresztül hol történt meg a rekombináció. A rekombináció, együtt a mutációval, felelős mindazon genetikai variánsokért, amelyeket a törzseken belül láthatunk. Amíg azonban a mutáció azokra a hibákra utal, amelyek a genomokon belüli egyedi lokációkba kerültek be a sejtek osztódása közben, a rekombináció azon folyamatra utal, mely által a kromoszómák hatalmas darabjai fűződnek össze a szexuális reprodukció során.
Ez az összefűződési folyamat azonban csak specifikus lokációknál történhet meg. Mr. Myers és munkatársai korábban már azonosítottak egy DNS kódot, amely a rekombinációs gépezet egy részét magához vonzotta. A gén neve: PRDM9. Ismervén ezt a kódot, a 13 DNS betű egy szálát, a kutatók „belőttek” azokra a lokációkra, ahol a rekombináció tipikusan felmerül – ezek az ún. „rekombinációs hotspot”-ok. (Hotspots = forró pontok, a betűk = a DNS-t alkotó alapegységek, az ún. nukleotidok. Ezek sorrendjének meghatározása a szekvenálás, amely egy biokémiai módszer.)
„Ha a rekombináció rosszul történik meg, az mutációkhoz vezethet, amelyek kongenitális (veleszületett) betegségeket okoznak, ilyenek pl. a Charcot-Marie-Tooth betegség vagy bizonyos vérszegénységek is. Ugyanazt a 13 alapkódot találtuk, ami nagyon sok betegség mutációs helyét jelzi.” – magyarázza Mr. Myers.
„A genom azon helyei, amelyek egyben rekombinációs hotspotok is, lehetnek betegségek hotspotjai is. Így a rekombinációs hotspotok feltérképezése azonosíthatja a genomban azokat a helyeket, amelyeknek különösen nagy esélyük van arra, hogy betegséget okozzanak.” – fűzi hozzá Dr. Reich.
A kutatók felfedezték, hogy a 13 bázispárú DNS-kód felelős az európaiak körében nagyon sok hotspotért, amelyek viszont mindössze az afroameriakaiak rekombinációjának 2/3-át adják. A maradék egyharmadot a kutatók összekapcsolták egy 17 bázispárú kóddal, melyet a rekombinációs gépezet egy változata ismert fel, és amely szinte kizárólag csak afrikai ősöktől származó embereknél található meg.
A kongenitális betegségek gyakrabban fordulnak elő az afroamerikaiaknál, mint a fehér bőrű embereknél (a hotspotoknál történő mutációk következtében, amelyek szintén gyakoribbak az afroamerikaiaknál), így ezek a tudományos eredmények segíthetik a kutatókat abban, hogy jobban megértsék a kongenitális kórállapotok gyökereit, továbbá, hogy új betegség géneket fedezzenek fel minden populációban, mivel rendelkeznek azzal a képességgel, hogy ezeket a géneket sokkal precízebben térképezzék fel.
Az új genetikai térkép nagyon pontos, mivel az afroamerikai egyének ősei gyakran az elmúlt 2 évszázadból származó afrikai és európai keverékek. Dr. Reich és Mr. Myers szakértői a genetikai adatok elemzésének, melyek révén képesek rekonstruálni az afroamerikaiak DNS-ében az afrikai és az európai genetikai ősök régióinak a mozaikját. Egy számítógépes program alkalmazásával – amelyet a kutatók korábban írtak – egyik munkatársuk azonosította a genomokban azokat a helyeket, ahol az afrikai és az európai ősök csaknem 30.000 emberben „váltanak”. Személyenként kb. 70 váltást sikerült detektálniuk. Ezek a területek megfelelnek az elmúlt néhány évszázadban létrejött rekombináció helyeinek, így a kutatóknak sikerült azonosítani több mint 2 millió rekombinációs történést, melyet a genetikai térkép összeállításához felhasználtak.
A kutatás 81 munkatárs együttműködését igényelte, akik 5 nagyszabású amerikai klinikai vizsgálatban részt vett 30.000 fő, afroamerikai beteg DNS mintáit használták fel. Ezeket a klinikai vizsgálatokat azzal a céllal folytatták le, hogy olyan gyakori betegségeket tanulmányozzanak, mint pl. a szívbetegség és a rák (emlő-, prosztata- és tüdőrák). A 81 munkatárs együttműködését James Wilson professzor, a Mississippi Egyetem Orvostudományi Központjának munkatársa koordinálta.
