Zsekwencjonować ludzki epigenom
advertisement
Zsekwencjonować ludzki epigenom — rusza największy w historii projekt finansowany przez Komisję Europejską 41 instytucji i ponad 50 czołowych badaczy z całej Europy połączy swe siły w ramach projektu BLUEPRINT prowadzonego pod egidą Komisji Europejskiej. Ich celem jest zsekwencjonowanie ludzkiego epigenomu, a koszt przedsięwzięcia szacuje się na 30 milionów euro. Inwestycja ma pomóc w zrozumieniu ludzkiego epigenomu, który kształtuje sposób ekspresji genów. Epigenetyka jest dziedziną wiedzy która dąży do poznania tego, jak w istocie funkcjonuje genom. Z pojęciem kodu genetycznego spotkał się każdy. Wiemy, że wszystkie komórki naszego ciała pochodzą od jednej zapłodnionej komórki jajowej. Wszystkie zawierają ten sam materiał genetyczny. Co zatem sprawia, że komórka serca różni się od tej budującej kości, a obie są inne niż od erytrocyty — czerwone ciałka krwi? Otóż sam zapis genetyczny to nie wszystko. Podczas dorastania komórek poddawany jest on modyfikacjom sprawiającym, że niektóre fragmenty genomu podlegają wyciszeniu, podczas gdy inne są aktywne. Procesy te przebiegają różnie w zależności od przeznaczenia komórek. Następnie przez całe życie organizmu epigenom w dużej mierze pozostaje stabilny. Jest to niezbędne, aby nasze serce pozostało sercem, a płuca płucami. Jednakże niewielka część genomu ulega zmianom, odpowiadając na zmienne warunki środowiska. Zmiany epigenetyczne polegają na takich zmianach funkcji lub ekspresji genu, których nie można wytłumaczyć zmianą sekwencji nukleotydowych DNA i które można odwrócić działając określonymi substancjami chemicznymi (czym różnią się od zmian genetycznych). Znanym przykładem modyfikacji epigenetycznych jest metylacja DNA — przyłączanie do łańcucha DNA grup metylowych. Inny przykład to deacetylacja histonowa prowadząca do zablokowania (represji) struktur chromatynowych. Kiedy modyfikacje DNA przebiegają zgodnie z planem, organizm może prawidłowo funkcjonować. Problem pojawia się, kiedy nie wszystko odbywa się tak jak powinno. Błąd w wyciszaniu genów może mieć katastrofalne skutki, co można prześledzić właśnie na przykładzie metylacji DNA, która zachodząc w regionach promotorowych zapobiega łączeniu się do promotorów czynników transkrypcyjnych. Nieprawidłowa metylacja sekwencji może też zaburzyć przestrzenne ułożenie chromatyny, co z kolei wpływa na wybór genów wyciszanych po podziale komórkowym. Uważa się, że hipermetylacja — nadmierna metylacja — może zniweczyć pracę genów ochronnych, do których należą supresory nowotworowe oraz geny naprawy DNA. Sytuację taką obserwuje się w przypadku różnych odmian nowotworów. Coraz bardziej doceniane jest znaczenie epigenomu w utrzymaniu organizmu w zdrowiu, jak również w powstawaniu chorób. Z tego powodu tak ważne wydaje się poznanie mechanizmów epigenetycznych. Badacze żywią nadzieję, że dałoby to możliwość opracowania nowych dróg terapii wielu schorzeń. Epigenetyka jest względnie nową dziedziną. Problemem z jakim spotykają się działający na tym polu naukowcy jest niedostatek wiarygodnych bibliotek epigenomowych, które stanowiłyby dla badaczy źródło wiedzy i odniesienie dla ich prac. Z pomocą ma im przyjść właśnie BLUEPRINT. Dzięki niemu Europa ma nadzieję stać się głównym graczem na International Human Epigenome Consortium (IHEC) ustanowionym w ubiegłym roku właśnie po to, aby pomóc biologom zrozumieć wpływ epigenomu na zdrowie i rozwój chorób u człowieka. Badacze uczestniczący w projekcie postanowili skupić się na komórkach krwi. Na ich rzecz przemawiały przede wszystkim względy praktyczne, gdyż większość badań diagnostycznych polega na pobraniu próbki krwi. Naukowcy kierują się również przesłankami biologicznymi. W przeciwieństwie do większości tkanek, komórki krwi są ciągle odnawiane, więc krew składa się z mieszaniny komórek w różnych stadiach dojrzałości. Epigenom komórek krwi może ujawnić pewne ogólne zasady tego, jak komórki się rozwijają. BLUEPRINT wygeneruje epigenomy referencyjne z 60 różnych typów komórek, pobranych z krwi osób zdrowych, przechowywanej w narodowym banku krwi w Wielkiej Brytanii. Analiza każdego epigenomu obejmie pełną sekwencję genomu oraz jego danych ilościowych, dotyczących występowania i rozmieszczenia dziewięciu różnych markerów epigenetycznych. W celu zbadania, które zmiany epigenetyczne są dziedziczne, przeprowadzone zostaną eksperymenty na myszach. Ponieważ obecnie brakuje wiedzy na temat różnic epigenetycznych występujących pomiędzy różnymi osobami, w ramach projektu przewidywane jest także zgromadzenie epigenomów o niższej rozdzielczości, co pozwoli uzyskać pierwsze wskaźniki ilościowe odnośnie naturalnych różnic osobniczych. Ideę projektu najlepiej podsumowuje Peter Jones z University of Southern California w Los Angeles, który przyczynił się do uruchomienia IHEC: „BLUEPRINT to pierwszy duży projekt dotyczący epigenomu stworzony specjalnie w pod kątem misji IHEC. — mówi Jones — Epigenomy krwi są szczególnie ekscytujące, ponieważ wiemy bardzo dużo o przebiegu różnicowania komórek macierzystych krwi ale niewiele o kolejności wydarzeń epigenetycznych zaangażowanych w procesy, które będą istotne dla rozwoju choroby”. Olga Andrzejczak Żródło: Nature. 41 instytucji i ponad 50 głównych badaczy w całej Europie połączy swe siły w ramach projektu BLUEPRINT. Inwestycja ma pomóc w zrozumieniu ludzkiego epigenomu Data publikacji: 19.10.2011r.
