2003 წელს ისტორია დაიწერა. პირველად მოხდა ადამიანის გენომის სეკვენირება (დნმ-ში ნუკლეინის მჟავების თანიმდევრობის დადგენა). მას შემდეგ, ტექნოლოგიურმა პროგრესმა მოგვცა დაზუსტებების, დამატებებისა თუ მიღწეულის გაუმჯობესების საშუალება და შედეგად, ადამიანის გენომი გახდა ხერხემლიანთა ყველაზე ზუსტი და სრული გენომი ამ დრომდე სეკვენირებულთა შორის.
თუმცა, რჩება გარკვეული სიცარიელეები — მათ შორის, ადამიანის ქრომოსომები. ზოგადად, ქრომოსომებზე საკმაოდ დიდი ცოდნა გვაქვს, მაგრამ სეკვენირებაში ჯერ მაინც რჩება გარკვეული ნაპრალები. ახლახან, პირველად ისტორიაში, გენეტიკოსებმა ზოგიერთი ეს ნაპრალი დახურეს — წარმოადგინეს ადამიანის X ქრომოსომის პირველი სრული, რაიმე სიცარიელისგან თავისუფალი, თავიდან ბოლომდე სრული (ან ტელომერიდან ტელომერამდე) თანმიმდევრობა.
ეს მიღწევა შესაძლებელი გახადა ახალმა მეთოდმა, სახელად ნანოფორული სეკვენირება, რომელიც დნმ-ის სპირალების ულტრაგრძელი მონაკვეთების წაკითხვის საშუალებას გვაძლევს და გვაწვდის უფრო სრულ და თანმიმდევრულ კომპლექტს.
სეკვენირების წინა მეთოდი სპირალების მხოლოდ მოკლე მონაკვეთების წაკითხვის საშუალებას იძლეოდა. ანუ, გენეტიკოსებს ამ სექციების ფაზლივით აწყობა უწევდათ.
მართალია, ეს საქმე მათ საკმაოდ კარგად გამოსდიოდათ, მაგრამ ნაწილები ძალიან ჰგავს ერთმანეთს და შესაბამისად, საკმაოდ რთულია იცოდე, აკეთებ თუ არა ამას სწორად — არა მხოლოდ სწორ თანმიმდევრობას, არამედ განმეორებებს ამ თანმიმდევრობაში. რა თქმა უნდა, ხდებოდა ხარვეზებიც.
„სულ უფრო ხშირად ვაცნობიერებდით, რომ ზოგიერთი ის რეგიონი, რომელთა მიმდევრობების შესახებ ბევრი არაფერი ვიცოდით, სინამდვილეში ყველაზე მდიდარი მიმდევრობებია ადამიანთა მრავალ პოპულაციაში; შესაბამისად, ვკარგავდით ბევრ ისეთ ინფორმაციას, რომელიც შეიძლება მნიშვნელოვანი ყოფილიყო ადამიანის ბიოლოგიისა და დაავადებათა უკეთ შესასწავლად“, — ამბობს კალიფორნიის უნივერსიტეტის გენომიკის ინსტიტუტის დნმ-ოს ბიოლოგი კარენ მიგა.
სწორედ აქ ჩაერთო საქმეში ნანოფორული სეკვენირება. შედგება ცილის ნანოფორის, ანუ ნანოხვრელისგან, რომელიც მოთავსებულია ელექტროგამძლე მემბრანაში. მემბრანაზე დენის მოდებისას, ის მას ნანოფორაში ატარებს. როდესაც ნანოფორაში გენეტიკურ მასალას დებენ, ელექტროდენის ცვლილება შეიძლება გადავიყვანოთ გენეტიკურ მიმდევრობად.
უფრო მეტიც, ეს ტექნოლოგია ამცირებს პოლიმერაზის ჯაჭვურ რეაქციაზე დამოკიდებულებას — მეთოდზე, რომელიც დნმ-ს მისი მილიონობით ასლის შექმნის გზით აძლიერებს.
სწორედ ეს მეთოდი გამოიყენა მიგამ და მისმა ჯგუფმა საშვილოსნოს უიშვიათესი ტიპის კეთილთვისებიანი სიმსივნიდან, ქორიონადენომადან აღებული დნმ-ის შესასწავლად. იმისათვის, რომ საბოლოო შედეგი რაც შეიძლება სრული ყოფილიყო, ასევე გამოიყენეს სეკვენირების სხვა ტექნოლოგიები — Illumina და PacBio.
„მრავალგზის განმეორებადი პროცესი სეკვენირების სამ სხვადასხვა პლატფორმაზე გამოვიყენეთ, რათა მიმდევრობები გაგვეწმინდა და მიგვეღწია სიზუსტის მაღალი დონისთვის. უნიკალურმა მარკერებმა უზრუნველგვყო ულტრაგრძელი მონაკვეთების წამკითხველი ფიქსირების სისტემით და მას შემდეგ, რაც მონაკვეთებს გაამაგრებ, შეგიძლია მონაცემთა მრავალი ნაკრები გამოიყენო თითოეული ფუძის გამოსაძახებლად“, — ამბობს მიგა.
მიუხედავად ამისა, მაინც რჩებოდა გარკვეული ნაპრალები, მათ შორის ყველაზე გამორჩეული კი ცენტრომერში — სტუქტურაში, რომელიც აერთებს ქრომატიდებს, ანუ ძაფის მსგავს ხვეულებს, რომლებადაც ქრომოსომა იყოფა. ეს რეგიონი სასიცოცხლოა მიტოზისთვის (უჯრედის გაყოფა), მაგრამ ამავე დროს არის ძალიან კომპლექსური. X ქრომოსომაში, ის ძლიერ განმეორებადი რეგიონია და გადაჭიმულია დნმ-ის 3,1 მილიონ ფუძე წყვილებში.
მკვლევრებმა ამ სასტიკად რთული სტრუქტურის საკითხის გადაჭრა გამეორებებში ოდნავ ვარიაციებზე დაკვირვებით შეძლეს. ამ ვარიაციებმა მეცნიერებს გრძელი მონაკვეთების ჩამწკრივებისა და შეერთების საშუალება მისცა, რათა შეედგინათ ცენტრომერის სრული მიმდევრობა.
„ჩემთვის ის იდეა, რომ შეგვიძლია ერთად დავალაგოთ 3 მეგაფუძის ზომის გამეორებების ტანდემი, უბრალოდ წარმოუდგენელია. ახლა ჩვენ შეგვიძლია მივწვდეთ ამ გამეორების რეგიონებს და მოვიცვათ მილიონობით ის ფუძე, რომლებიც აქამდე ასე მოუხელთებელად ითვლებოდა“, — აღნიშნავს მიგა.
ასეთმა ზუსტმა მიდგომამ მკვლევართა ჯგუფს X ქრომოსომათა ამჟამინდელ ცნობარში 29 ხარვეზის აღმოფხვრის საშუალება მისცა. ეს კი უდიდესი წინ გადადგმული ნაბიჯია ადამიანის გენომის სრული რუკის შექმნისკენ.
„ჩვენ მიერ მიღებული შედეგები წარმოაჩენს, რომ უკვე ახლოს ვართ ადამიანის მთლიანი გენომის დასრულება უკვე ახლოსაა“, — წერენ მკვლევრები.
კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.