في العام الماضي، كشف العلماء عن التسلسل الأكثر اكتمالا دون انقطاع للجينوم البشري الذي تم إنتاجه على الإطلاق – لكنه كان يفتقد قطعة صغيرة: الكروموسوم Y.
الآن، تم تحديد تسلسل أصغر عضو في عائلة الكروموسوم البشري بشكل كامل، مما أدى إلى استكمال اللغز الذي استغرق حله ثلاثة عقود.
والنتيجة هي جينوم بشري مرجعي عالمي، والذي يمكن أن يحمل الآن أسرارًا حول خصوبة الرجال.
“الآن بعد أن أصبح لدينا هذا التسلسل الكامل بنسبة 100% للكروموسوم Y، يمكننا تحديد واستكشاف العديد من الاختلافات الجينية التي يمكن أن تؤثر على الخصائص البشرية والمرض بطرق لم نكن قادرين على القيام بها من قبل.” قال ديلان تايلور، عالم الوراثة بجامعة جونز هوبكنز وأحد مؤلفي الدراسة.
ويحتوي الكروموسوم Y على العديد من التسلسلات المتكررة – بما في ذلك عدد قليل من المتناظرات الطويلة – مما جعله حتى الآن “غير قابل للقراءة” إلى حد كبير.
بقيادة عالم الجينوم أرانج ري من المعهد الوطني لأبحاث الجينوم البشري في الولايات المتحدة، استخدم اتحاد التيلومير إلى التيلومير، الذي يحمل اسمًا مناسبًا، تقنيات تسلسل متقدمة وخوارزميات معلوماتية حيوية جديدة لتجميع تسلسلات طويلة من الحمض النووي، وفي النهاية رسم خريطة للكروموسوم Y بأكمله.
“حتى الآن كنا نعلم أن لدينا صورة غير مكتملة” قال راجيف مكوي، عالم الأحياء الحسابي بجامعة جونز هوبكنز، في ما يمكن اعتباره بخس طفيف، بالنظر إلى أن الإصدار السابق من كروموسوم Y كان يفتقد أكثر من نصف قواعده.
وقد أدت هذه الفجوات، والتي يرتبط الكثير منها بالجينات المرتبطة بإنتاج الحيوانات المنوية، إلى جميع أنواع الافتراضات غير الصحيحة في دراسات أخرى. بعض تسلسلات Y البشرية غير المعروفة حتى الآن كانت، على سبيل المثال، اعتقدت خطأ وجود آثار للحمض النووي البكتيري الملوث للعينات.
وقال مكوي “لكن الآن يمكننا رؤية الجينوم بأكمله من النهاية إلى النهاية للمرة الأولى”. قال.
قام الفريق بملء أكثر من 30 مليون “حرف” في تسلسل الحمض النووي لتجميع كروموسوم Y بأكمله: 62,460,029 زوجًا أساسيًا. وقاموا أيضًا بتصحيح العديد من الأخطاء في الأقسام المتسلسلة مسبقًا واكتشفوا 41 جينًا جديدًا لترميز البروتين.
يقول آدم فيليبي، عالم الكمبيوتر في المعهد الوطني الأمريكي لأبحاث الجينوم البشري: “كانت المفاجأة الكبرى هي تنظيم التدريبات”.
“ما يقرب من نصف الكروموسوم يتكون من كتل متناوبة من تسلسلين متكررين محددين يسمى الحمض النووي الساتلي. وهذا يشكل نمطًا جميلاً يشبه اللحاف.”
وفي دراسة ثانية قادتها عالمة الوراثة بيل هاللاست من جامعة واشنطن، ذهب الباحثون خطوة أبعد باستخدام التسلسل المرجعي لتجميع كروموسومات Y البشرية من 43 فردًا من الذكور، نصفهم يمثلون سلالات أفريقية.
امتدت هذه التجمعات معًا إلى 183000 سنة من التطور البشري وكشفت عن اختلافات مذهلة في كروموسوم Y.
لسبب واحد، كانت كروموسومات Y ذات أحجام مختلفة جدًا، تتراوح من 45.2 مليونًا إلى 84.9 مليون زوجًا أساسيًا.
وكانت هناك أيضًا اختلافات هيكلية ملفتة للنظر: فقد تم الحفاظ على التسلسل الدقيق للجينات (وبالتالي فهي لا تزال مشفرة للبروتينات الصحيحة)، ولكن في بعض الأحيان تم عكس أجزاء أكبر من الحمض النووي، وتوجيهها في الاتجاه المعاكس على طول كروموسوم Y.
يقول فيليبي: “عندما تكتشف اختلافات لم ترها من قبل، فإن الأمل دائمًا هو أن تلك المتغيرات الجينومية ستكون مهمة في فهم صحة الإنسان”.
في الآونة الأخيرة، الجينات الموجودة على كروموسوم Y كانوا متورطين في الأشكال العدوانية من السرطانات الشائعة لدى الرجال، في حين تبين أن فقدان كروموسوم Y يسبب السرطان نمو سرطان المثانة. لكننا لا نعرف ما الذي أغفلناه أيضًا.
إن عصر جديد من الطب الشخصي ينفتح إذا استمرت تقنيات التسلسل في التقدم، مما يجعل من الممكن تحديد تسلسل الجينوم بالكامل – وليس فقط أجزاء مختارة – بتكلفة أقل.
لكن تسلسل الجينوم يمكن أن يحدث – تفاقم الفوارق في الرعاية الصحية إذا لم تتم معالجة عدم المساواة التاريخية ونقص التنوع في الدراسات البحثية.
وقال الباحثون: “في نهاية المطاف، عندما يصبح التجميع الكامل والدقيق والخالي من العيوب للجينومات البشرية ثنائية الصيغة الصبغية أمرًا روتينيًا، نتوقع أن تُعرف” الجينومات المرجعية “ببساطة باسم” الجينومات “. نستنتج.
