İnsan genomunu sadece okunacak doğrusal bir harf dizisi olarak gören geleneksel yaklaşım, yerini dinamik ve çok boyutlu bir anlayışa bırakıyor. Northwestern Üniversitesi öncülüğünde yürütülen ve genetik biliminde büyük bir atılım olarak nitelendirilen yeni bir araştırma, DNA'nın hücresel düzeyde nasıl büküldüğünü, katlandığını ve kendini yeniden şekillendirdiğini ortaya koydu.
Uluslararası ‘4D Nükleom Projesi’ ile ortaklaşa yürütülen çalışmada, insan embriyonik kök hücreleri ve fibroblastlar incelenerek, hücreler büyürken ve bölünürken genlerin çekirdek içinde fiziksel olarak nasıl etkileşime girdiği haritalandırıldı.
GENOMUN 'MOLEKÜLER MİMARİSİ' ÇÖZÜLDÜ
Çalışma, DNA'nın çekirdek içinde rastgele durmadığını; aksine döngüler, bölmeler ve alanlar oluşturarak karmaşık bir ‘moleküler mimari’ sergilediğini kanıtladı. Araştırmacılar, bu fiziksel yapıların hangi genlerin açılıp kapanacağını belirleyerek hücre kimliğini, gelişimini ve hastalıkların ilerleyişini doğrudan etkilediğini tespit etti.
Çalışmanın eş yazarlarından Feng Yue, bulguların önemini şu sözlerle vurguladı: "Genomun üç boyutlu olarak nasıl katlandığını anlamak, hücrelerin işlevini çözmek için hayati önem taşıyor. Bu haritalar, genom yapısının gen aktivitesini hem uzayda hem de zamanda nasıl düzenlediğine dair eşi benzeri görülmemiş bir bakış açısı sunuyor."
140 BİNDEN FAZLA KROMATİN DÖNGÜSÜ TESPİT EDİLDİ
Araştırma ekibi, genomun karmaşık yapısını çözümleyebilmek için birden fazla gelişmiş genomik teknolojiyi tek bir veri kümesinde birleştirdi. Yapılan analizler sonucunda:
Bu modeller sayesinde bilim insanları, genetik olarak özdeş olan hücrelerin, DNA katlanmasındaki farklılıklar nedeniyle neden bambaşka davranışlar sergilediğini açıklayabilecek verilere ulaştı.
HASTALIKLARI TAHMİN EDEN HESAPLAMA ARAÇLARI
Araştırmanın en dikkat çeken ticari ve tıbbi çıktısı ise geliştirilen hesaplama araçları oldu. Ekip, yalnızca DNA dizisine dayanarak bir genomun nasıl katlanacağını tahmin edebilen bir sistem geliştirdi. Bu teknoloji, karmaşık ve maliyetli laboratuvar deneylerine gerek kalmadan, genetik varyantların genom yapısını nasıl değiştireceğinin öngörülmesini sağlayacak.
Feng Yue, "İnsan hastalıklarıyla ilişkili varyantların büyük çoğunluğu genomun kodlama yapmayan bölgelerinde yer alıyor. 3 boyutlu genom organizasyonu, patojenik varyantlardan hangi genlerin etkileneceğini tahmin etmek için güçlü bir çerçeve sağlıyor" dedi.
KANSER TEDAVİSİNDE HEDEF: EPİGENETİK İNHİBİTÖRLER
İleriye dönük projeksiyonlarda, bu haritalamanın lösemi ve beyin tümörleri gibi kanser türlerinin tedavisinde kullanılması hedefleniyor. Araştırmacılar, kanserli hücrelerde gözlemlenen 3 boyutlu yapısal değişikliklerin, ‘epigenetik inhibitörler’ gibi ilaçlar kullanılarak hassas bir şekilde hedeflenip düzeltilebileceği yöntemler üzerinde çalışmaya başlayacak. Bu gelişme, kişiselleştirilmiş tıp ve ilaç endüstrisi için yeni bir pazarın habercisi niteliğinde.
