به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در مطالعه‌ای که توسط یان کوربل در آزمایشگاه بیولوژی مولکولی اروپا (EMBL) و اشلی سندرز در مؤسسه زیست‌شناسی سیستم‌های پزشکی برلین مرکز ماکس دلبروک (MDC-BIMSB) انجام شد، محققان دریافتند که تقریباً از هر 40 سلول مغز استخوان انسان، یک نفر تغییرات گسترده کروموزومی، به عنوان مثال، تغییرات تعداد کپی و بازآرایی کروموزومی، را بدون ایجاد هیچ گونه بیماری یا ناهنجاری ظاهری با خود حمل می‌کند. علاوه بر این، نمونه‌های سلولی افراد بالای 60 سال دارای تعداد بیشتری سلول با چنین تغییرات ژنومی بودند که نشان‌دهنده مکانیسمی است که قبلاً شناسایی نشده بود که ممکن است در بیماری‌های مرتبط با پیری نقش داشته باشد. بنابراین ین مطالعه نشان می‌دهد که همه ما موزاییک هستیم. حتی سلول‌های به اصطلاح نرمال حامل انواع جهش‌های ژنتیکی هستند. در نهایت، این بدان معنی است که تفاوت‌های ژنتیکی بین سلول‌های فردی در بدن ما نسبت به انسان‌های مختلف، بیشتر است. یافته‌های این مطالعه در مجله Nature Genetics منتشر شد.

جهش‌های ساب کلونال سوماتیک (موزاییک)

جهش‌های ساب کلونال سوماتیک (موزاییک) تقریباً در تمام بافت‌ها وجود دارند و با افزایش سن تجمع می‌یابند، اما نقش آن‌ها در سلامت و بیماری انسان ناشناخته است. انواع ساختاری جسمانی، که شامل تغییرات تعداد کپی (CNA) و کلاس‌های بازآرایی خنثی کپی هستند، شایع‌ترین کلاس جهش پیش برنده در سرطان هستند. مطالعات قبلی ساختارهای موزاییکی را در اهداکنندگان مسن را با تعداد غیرعادی سلول‌های خونی و استعداد ابتلا به بیماری‌های مرتبط با سن مرتبط دانسته‌اند. با این حال، فرآیندهای مولکولی پشت این ارتباطات، که پیش‌بینی می‌شود بر اساس نوع سلول متفاوت باشد، به خوبی درک نشده‌اند. بنابراین شناسایی ساختارهای موزاییکی یک چالش فنی مهم را ایجاد می‌کند. توالی یابی تک سلولی راه حلی را در تئوری ارائه می‌دهد، با این حال اکثر روش‌ها فقط برای تشخیص تغییرات بزرگ مناسب هستند و درک ناقصی از ساختارهای موزاییکی به دست می‌دهند.

چگونگی توسعه بیماری‌های غیرسرطانی ناشی از جهش‌های ژنتیکی

کوربل و ساندرز، رهبر گروه در مرکز ماکس دلبروک، هر دو مطالعه می‌کنند که چگونه تنوع ساختاری ژنتیکی - حذف، تکرار، وارونگی، و جابجایی بخش‌های بزرگی از ژنوم انسان - به توسعه بیماری کمک می‌کند. سندرز توضیح داد که در زمینه سرطان، به خوبی شناخته شده است که جهش‌های ژنتیکی می‌توانند باعث رشد خارج از کنترل سلول‌ها و ایجاد تومور شوند. او افزود: «ما در حال استفاده از مفاهیم مشابه برای درک چگونگی توسعه بیماری‌های غیرسرطانی هستیم.

فناوری توالی‌یابی تک سلولی Strand-seq

این کشف توسط یک فناوری توالی‌یابی تک سلولی Strand-seq، یک تکنیک توالی‌یابی DNA منحصربه‌فرد که می‌تواند جزئیات ظریف ژنوم‌ها را در سلول‌های منفرد که تشخیص آن با روش‌های دیگر بسیار دشوار است، نشان دهد. سندرز پیشگام در توسعه این فناوری است. به عنوان بخشی از تحقیقات دکترای خود، او به توسعه پروتکل Strand-seq کمک کرد، که بعداً با همکارانش در حین کار به عنوان همکار فوق دکترا در آزمایشگاه کوربل، آن را تقویت کرد. سندرز گفت که Strand-seq محققان را قادر می‌سازد تا انواع ساختاری را در سلول‌های فردی با دقت و وضوح بهتری نسبت به سایر فناوری‌های توالی‌یابی تشخیص دهند. این فناوری درک کاملاً جدیدی از جهش‌های ژنتیکی را ایجاد کرده است و اکنون به طور گسترده برای توصیف ژنوم‌ها و کمک به ترجمه یافته‌ها به تحقیقات بالینی استفاده می‌شود. او گفت: «ما فقط متوجه می‌شویم که برخلاف آنچه در کتاب‌های درسی آموخته‌ایم، همه سلول‌های بدن ما دقیقاً DNA مشابهی ندارند.

درباره مطالعه

با استفاده از Strand-seq، ما 1133 ژنوم تک سلولی 19 اهداکننده انسان را در سنین بالا تعیین توالی کردیم و وجود ساختارهای موزاییکی در سلول‌های بنیادی و پیش ساز خونساز را کشف کردیم. در حالی که ساختارهای موزاییکی به طور مداوم در طول زندگی به دست می‌آیند، ساب کلون‌های گسترش یافته در گروه ما به افراد بیش از 60 محدود می‌شود. سلول‌هایی که قبلاً ساختارهای موزاییکی را در خود جای داده‌اند، احتمال بیشتری برای به دست آوردن انواع ساختاری جسمانی اضافی، از جمله آنیوپلوئیدی‌های سگمنتال در مقیاس بالارا دارند. با استفاده از هضم نوکلئاز میکروکوکی تک سلولی جامع با داده‌های مرجع توالی، ما تایپ سلولی با وضوح بالا را برای هشت سلول بنیادی و پیش ساز خونساز انجام دادیم. ساختارهای موزاییکی گسترش یافته کلونی عملکرد طبیعی سلولی را با اختلال در تنظیم مسیرهای سلولی متنوع و غنی سازی پیش سازهای میلوئیدی مختل می‌کنند. یافته‌های ما بر نقش ساختارهای موزاییکی در فنوتیپ‌های سلولی و مولکولی مرتبط با سیستم خون‌ساز پیر تاکید می‌کند و پایه‌ای برای رمزگشایی پیوندهای مولکولی بین ساختارهای موزاییکی، پیری و حساسیت به بیماری در بافت‌های طبیعی ایجاد می‌کند.

موزائیسم ژنتیکی رایج است

این مطالعه نشان دهنده اولین باری است که کسی از فناوری Strand-seq برای مطالعه جهش در DNA افراد سالم استفاده کرده است. محققان نمونه‌های بیولوژیکی را از طیفی از گروه‌های سنی - از نوزادان تا 92 ساله - وارد کردند و جهش‌هایی را در سلول‌های بنیادی خون، که در مغز استخوان قرار دارند، در 84 درصد از شرکت‌کنندگان در مطالعه پیدا کردند که نشان‌دهنده جهش‌های ژنتیکی بزرگ است. بسیار رایج هستند. سندرز می‌گوید: «این شگفت‌انگیز است که چقدر ناهمگونی در ژنوم ما وجود دارد که تاکنون کشف نشده است. "این به چه معناست که چگونه پیری طبیعی انسان را تعریف می‌کنیم و چگونه می‌تواند بر انواع بیماری‌هایی که ما مبتلا می‌شویم تأثیر بگذارد، واقعاً یک سوال مهم برای این رشته است." این مطالعه همچنین نشان داد که در افراد بالای 60 سال، سلول‌های مغز استخوان حامل تغییرات ژنتیکی فراوان‌تر هستند و جمعیت‌هایی از گونه‌های ژنتیکی خاص یا کلون‌های فرعی، شایع‌تر از سایرین هستند. حضور مکرر این زیر کلون ها ارتباط احتمالی با پیری را نشان می دهد.

بررسی تاثیر این جهش‌ها در ایجاد بیماری‌های دوران پیری

کوربل گفت: اما اینکه مکانیسم‌هایی که مانع از تکثیر زیرکلون‌ها می‌شوند با افزایش سن از بین می‌روند یا اینکه گسترش زیرکلون‌ها خود به بیماری‌های پیری کمک می‌کند، مشخص نیست. در آینده، مطالعات تک سلولی ما باید بینش روشن‌تری در مورد این که چگونه این جهش‌ها که قبلاً نادیده گرفته می‌شدند، بر سلامت ما تأثیر می‌گذارند و به طور بالقوه به پیری ما کمک می‌کنند.»

پایان مطلب/.