טכניקה חדשה חושפת את הסימנים המוקדמים ביותר למוטציות גנטיות

פרסומת
X-ray_Promo1


מוטציות הן שינויים ב"אותיות" המולקולריות המרכיבות את קוד ה-DNA, התוכנית של כל התאים החיים. לחלק מהשינויים הללו יכולה להיות השפעה מועטה, אך אחרים עלולים להוביל למחלות, כולל סרטן. כעת, מחקר חדש מציג טכניקה מקורית, הנקראת HiDEF-seq, שיכולה לזהות במדויק את השינויים המולקולריים המוקדמים בקוד ה-DNA שקודמים למוטציות.

פרסומת

מחברי המחקר אומרים שהטכניקה שלהם – HiDEF-seq, קיצור של Hairpin Duplex Enhanced Fidelity Sequencing – יכולה לקדם את ההבנה שלנו לגבי הגורמים הבסיסיים למוטציות, הן בתאים בריאים והן בסרטן, וכיצד שינויים גנטיים מצטברים באופן טבעי בתאים אנושיים. אנשים מזדקנים.

בהובלת צוות חוקרים ב-NYU Langone Health, עם משתפי פעולה ברחבי צפון אמריקה ובדנמרק, העבודה עוזרת לפתור את השלבים המוקדמים ביותר כיצד מתרחשות מוטציות ב-DNA.

המחקר החדש מבוסס על ההבנה ש-DNA מורכב משני גדילים של אותיות מולקולריות, או בסיסים. כל גדיל מורכב מארבעה סוגי אותיות: אדנין (A), תימין (T), גואנין (G) וציטוזין (C). הבסיסים של כל קווצה מתמזגים עם בסיסים בגדיל השני בתבנית ספציפית, כאשר זיווג As עם Ts ו-Gs מתמזגים עם Cs. זה מאפשר לשכפל את קוד ה-DNA ולהעביר אותו בצורה מדויקת מדור אחד של תאים לדור הבא. חשוב לציין, מוטציות הן שינויים בקוד ה-DNA שקיימים בשני גדילי ה-DNA. לדוגמה, זוג בסיסים של G ו-C, עם G על גדיל אחד בזוג עם C בגדיל השני, יכול לעבור מוטציה לזוג בסיסים A ו-T.

עם זאת, אומרים החוקרים, מקורן של רוב המוטציות בשינויים ב-DNA שקיימים רק באחד משני גדילי ה-DNA, ולא ניתן לזהות במדויק את השינויים החד-גדיליים הללו, כגון זוג בסיסים G ו-T לא תואמים באמצעות טכניקות בדיקה קודמות. . שינויים אלו יכולים להתרחש כאשר גדיל DNA אינו מועתק כהלכה במהלך השכפול, כאשר תא מתחלק לשני תאים, או כאשר אחד משני גדילי ה-DNA ניזוק מחום או מכימיקלים אחרים בגוף. אם שינויים אלה ב-DNA חד-גדילי אינם מתוקנים על ידי התא, אז השינויים נמצאים בסיכון להפוך למוטציות דו-גדיליות קבועות.

פרסום בכתב העת טֶבַע באינטרנט ב-12 ביוני, טכניקת HiDEF-seq הוכחה לזהות מוטציות כפולות ברמת דיוק גבוהה במיוחד, עם אומדן של שגיאת הקלטה אחת לכל 100 טריליון זוגות בסיסים שנותחו. יתרה מכך, HiDEF-seq זיהה שינויים בקוד האותיות של ה-DNA בזמן שהם היו נוכחים רק באחד משני גדילי ה-DNA, לפני שהם הופכים למוטציות כפולות קבועות.

"טכניקת רצף HiDEF-seq החדשה שלנו מאפשרת לנו לראות את טביעות האצבע המוקדמות ביותר של שינויים מולקולריים ב-DNA כאשר השינויים הם רק בגדילים בודדים של DNA", אמר מחבר המחקר הבכיר גלעד עברוני, MD, PhD, חבר ליבה במרכז ל-DNA. גנטיקה וגנומית אנושית בבית הספר לרפואה של ניו יורק גרוסמן.

מכיוון שלאנשים עם תסמונות גנטיות הקשורות לסרטן יש שיעור גבוה יותר של מוטציות בתאים שלהם מאשר תאים באנשים ללא נטייה לסרטן, החוקרים החלו את הניסויים שלהם בתיאור השינויים ב-DNA בתאים בריאים מאנשים עם תסמונות אלו. באופן ספציפי, החוקרים עבדו עם תאים בריאים מאנשים עם פוליפוזיס הקשורות בהגהה לפולימראז (PPAP), מצב תורשתי הקשור לסיכון מוגבר לסרטן המעי הגס, וחוסר התאמה מולד (CMMRD), מצב תורשתי נוסף שמגביר את הסבירות למספר סוגי סרטן בילדים.

באמצעות HiDEF-seq, חוקרים מצאו מספר גבוה יותר של שינויים ב-DNA חד-גדילי בתאים שלהם, כגון T מזווג עם C במקום G המקורי מזווג עם C, מאשר בתאים של אנשים שלא היה להם אף אחד מהם. תִסמוֹנֶת. יתרה מכך, דפוס השינויים החד-גדיליים הללו היה דומה לדפוס שנצפה במוטציות הדנ"א הכפולות עבור אנשים עם אחת מהתסמונות.

ניסויים שלאחר מכן בוצעו בזרע אנושי, אשר ידועים כבעלי שיעורי המוטציה הכפולה הנמוכים ביותר מכל סוג תא אנושי. חוקרים גילו שדפוס הנזק הכימי, הנקרא דיאמינציה של ציטוזין, שנצפה על ידי HiDEF-seq בסטנדים בודדים של DNA בזרע, תואם באופן הדוק את הנזק שנצפה בדנ"א בדם שנפגע בכוונה מחום. זה, אומרים החוקרים, מצביע על כך ששני הדפוסים של נזק כימי ל-DNA, האחד טבעי והשני מושרה, מתרחשים בתהליך דומה.

"המחקר שלנו מניח את הבסיס לשימוש בטכניקת HiDEF-seq בניסויים עתידיים כדי לשנות את ההבנה שלנו כיצד נוצרים נזקי DNA ומוטציות", אמר אבוני, שהוא גם עוזר פרופסור במחלקה לרפואת ילדים ובמחלקה למדעי המוח והפיזיולוגיה. בבית הספר לרפואה של NYU Grossman. שינויים חד-גדיליים ב-DNA מתרחשים ללא הרף כאשר תאים מתחלקים ומתרבים, ובעוד שכבות של מנגנוני תיקון מתקנות את רוב השינויים, חלקם עוברים והופכים למוטציות.

"המטרה ארוכת הטווח שלנו היא להשתמש ב-HiDEF-seq כדי ליצור קטלוג מקיף של חוסר התאמה של DNA חד-גדילי ודפוסי נזק שיסייעו להסביר את דפוסי המוטציות הכפולות הידועים", אמר אבוני. "בעתיד, אנו מקווים לשלב פרופיל של נגעי DNA חד-גדילי, כפי שהתקבלו מ-HiDEF-seq, עם מוטציות דו-גדיליות הנובעות מהנגעים כדי להבין טוב יותר ולנטר את ההשפעות היומיומיות על DNA מחשיפה סביבתית."

גנטיקאים מעריכים כי ישנם כ-12 מיליארד בסיסים או אותיות DNA בודדות שעלולות להינזק או לא להתאים בכל תא אנושי, שכן ישנם שני עותקים של הקוד הגנטי, כאשר עותק אחד עובר בירושה מכל הורה. כל אחד מהעותקים הללו מורכב מ-DNA דו-גדילי המשתרע על פני 3 מיליארד זוגות בסיסים. אבוני אומר שכל מיקום בסיס בקוד הגנטי נפגם או משתנה בשלב מסוים במהלך חייו של אדם לפחות בחלק מהתאים.

המימון למחקר סופק על ידי המענקים הלאומיים לבריאות UG3NS132024, R21HD105910, DP5OD028158, T32AG052909, F32AG076287 ו-P30CA016087. תמיכת מימון נוספת ניתנה על ידי קרן Sontag, קרן Pew וקרן ג'ייקוב גולדפילד.

לאברוני ול-NYU יש בקשת פטנט תלויה ועומדת בשיטת HiDEF-seq.

אבוני מחזיקה במניות בחברות רצף DNA Illumina, Pacific Biosciences ואוקספורד Nanopore Technologies, שחלק ממוצריהן הותאמו לשימוש במחקר זה. כל ההסדרים הללו מנוהלים בהתאם למדיניות ולנהלים של NYU Langone Health.

מלבד Evrony, חוקרים נוספים של NYU Langone המעורבים במחקר זה הם המחברים המובילים מי-הונג ליו ובנג'מין קוסטה, וכותבות שותפות אמיליה ביאנקיני, אונה צ'וי, רייצ'ל בנדלר, מרטה גרונסקה-פסקי, אדם שווינג, זכרי מרפי, קייטלין לו. , וטינה טרונג. חוקרים אחרים במחקר כוללים את אמילי לאסן, דניאל רוזנקייר, אן-בין סקייט, בבנק הזרע והביציות הבינלאומי קריוס בקופנהגן, דנמרק; שני פיצ'וטו וג'ונתן שואג, באוניברסיטת קייס ווסטרן רזרב בקליבלנד, אוהיו; ונסה ביאנקי, לוסי סטנגס, מליסה אדוארדס, נונו מיגל נונס ואורי תבורי, בבית החולים לילדים חולים בטורונטו, קנדה; רנדל ברנד, באוניברסיטת פיטסבורג בפנסילבניה; טומי פסטינן, ב- Children's Mercy קנזס סיטי במיזורי; וריכרד וגנר, באוניברסיטת שרברוק בקנדה.



קישור לכתבת המקור – 2024-06-12 18:33:00

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר