İnsan Genomunda Yeni Bir Dönem: "Kayıp" DNA Bölgeleri ve Genetik Varyasyonlar Aydınlatıldı

İnsan Genomu Projesi'nin tamamlanmasının üzerinden 22 yıl geçtikten sonra, araştırmacılar bugüne kadarki en geniş kapsamlı "insan genetik varyasyonu" kataloğunu bilim dünyasına sundu. 

Araştırmacılar, dünyanın dört bir yanından 1084 kişinin DNA'sını dizileyerek, uzun DNA parçalarını analiz etti, birleştirdi ve elde ettikleri genomları detaylı bir şekilde karşılaştırdı. Bu kapsamlı çalışma, insan genomundaki yapısal varyasyonlar hakkında şimdiye kadarki en derin içgörüyü sunuyor. Bu varyasyonlar, DNA dizisinin yalnızca tek bir "harfini" değil, geniş bölümlerini etkileyebiliyor; bu bölgeler silinebiliyor, yer değiştirebiliyor veya tersine dönebiliyor.

"ÇÖP DNA" MITI ÇÜRÜTÜLÜYOR: GIZLI BÖLGELER İŞLEVSEL ÇIKTI

Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’ndan (EMBL Heidelberg) araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarı Jan Korbel, bu çalışmaların daha önce teknolojik olarak incelenmesi zor olan "gizli" DNA bölgelerini aydınlattığını belirtti. Özellikle yinelenen DNA dizileri uzun süre "çöp DNA" olarak görülüyordu. Ancak Korbel, bu görüşün değiştiğini vurgulayarak, "Artık bu dizilerin işlevsel olduğunu anlamaya başlıyoruz" dedi.

Çalışmaların tüm verileri açık erişime sunuldu. Bu sayede diğer araştırmacılar da bu verileri ve geliştirilen araçları, hastalıkların genetik temellerini incelemek için kullanabilecek. Korbel, "Bugün Nature’da yayınladığımız bulguların bir kısmının tanı süreçlerinde de kullanılacağını düşünüyorum" diyerek keşfin potansiyel uygulamalarına dikkat çekti.

İNSAN GENOMUNUN GELIŞIMINDE DÖNÜM NOKTALARI

İnsan genomunun "tam" ilk taslağı 2003'te yayımlanmış, ancak o zamanlar yaklaşık %15'lik bir bölümü eksikti. Bu boşluğun yarısı 2013'te kapatılırken, 2022 yılında ilk boşluksuz insan genomu tamamlandı. 2023'te ise araştırmacılar, yalnızca bir kişinin DNA'sına değil, 47 farklı bireyin genetik materyaline dayanan ilk insan "pan-genomu" taslağını yayımladı. Aynı yıl, daha önce eksik olan Y kromozomunun ilk tam dizilemesi de gerçekleştirildi.

İlk çalışmada, araştırmacılar 5 kıtadan 26 farklı topluluğu temsil eden 1019 kişinin DNA'sını "uzun okumalar" (her biri on binlerce baz çifti içeren) halinde inceledi. Bu yöntem, yaklaşık 100 baz çifti içeren "kısa okumalar" yerine kullanılarak, özellikle yinelenen DNA bölgelerinin daha net analiz edilmesini sağladı. Bu sayede, transpozonlar ("zıplayan genler" olarak da bilinir) gibi tekrarlayan ve yer değiştirebilen DNA parçaları daha detaylı incelenebildi. Araştırmaya göre, bu transpozonlar bazen "uzun kodlamayan RNA" (lncRNA) molekülleriyle birleşerek normalden çok daha fazla kopyalanabiliyor. Korbel, "Bu mekanizma bizi oldukça şaşırttı" ifadelerini kullandı.

SENTROMERLER VE HASTALIK İLIŞKISI: YENI TEKNOLOJILERLE DERINLEMESINE ANALIZ

İkinci çalışmada ise yalnızca 65 kişinin DNA'sı incelendi, ancak her bir genomun ortalama %99'u tamamlandı (ilk çalışmada bu oran %95'ti). Bu küçük fark, bilim insanları için büyük bir gelişme anlamına geliyor ve detaylı analiz için yeni yazılımlar ile ileri dizileme teknikleri kullanıldı.

Bu çalışma, sentromerler gibi daha önce erişilmesi zor olan genom bölgelerini de içerdi. Sentromerler, hücre bölünmesi sırasında kromozomların doğru şekilde ayrılmasını sağlayan kritik yapılardır. Araştırma, bazı sentromerlerde liflerin bağlanabileceği bir değil, iki nokta olabileceğini ortaya koydu. Bu durum, hücre bölünmesinde potansiyel sorunlara neden olabilir ve örneğin Down sendromu gibi kromozomların yanlış ayrılmasından kaynaklanan hastalıkların anlaşılmasına ışık tutabilir.

Ayrıca, ikinci çalışma 12 bin 900'den fazla zıplayan geni detaylı şekilde katalogladı. Bu genlerin yalnızca kansere değil, aynı zamanda genetik hastalıklara ve genlerin nasıl açılıp kapandığına dair de etkisi olabileceği açıklandı.

Araştırmacılar şimdi, bu yeni dizilenmiş genomları, genetik ve sağlık verilerinin bir arada olduğu veri setleriyle karşılaştırmayı planlıyor. Bu, yapısal varyasyonların insan sağlığı üstündeki etkilerinin anlaşılması için önemli bir adım olacak. Araştırmanın ortak yazarı Charles Lee, daha fazla farklı etnik kökenin dahil edilmesi ve yazılım algoritmalarının gelişmesiyle bu sürecin daha da güçleneceğini belirtti. Lee, "Birkaç yıl önce, özellikle sentromerleri de içerecek şekilde bir insan kromozomunu uçtan uca birleştirmek neredeyse imkânsızdı. Şimdi bunu yapabiliyoruz" diyerek yeni teknolojilerin gücünün altını çizdi.