ความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับโรคอัลไซเมอร์ มะเร็ง และอื่นๆ มาจากแผนงานของการเปลี่ยนแปลงของอีพีเจเนติก
ชุดแผนที่ที่ปรับแต่งอย่างละเอียดของบรรจุภัณฑ์เว็บสล็อตแท้ดีเอ็นเอในเซลล์ของมนุษย์เผยให้เห็นมุมมองใหม่แบบไดนามิกเกี่ยวกับวิธีการดำเนินการตามคำสั่งของจีโนมเพื่อสร้างบุคคล แผนที่ยังให้ข้อมูลเชิงลึกที่น่าประหลาดใจเกี่ยวกับสิ่งที่ผิดพลาดในโรคต่างๆ เช่น อัลไซเมอร์และมะเร็ง
แผนที่และการค้นพบที่เกิดขึ้นหลังจากตรวจสอบแล้วจะถูกตีพิมพ์ในวันที่ 18 กุมภาพันธ์ในเอกสารทางวิทยาศาสตร์มากกว่า 20 ฉบับใน วารสาร Natureและวารสารในเครือโดยกลุ่มนักวิจัยขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับโครงการRoadmap Epigenomics
นักวิจัยในโครงการจัดทำรายการการดัดแปลงทางเคมีของ DNAและโปรตีนที่เกี่ยวข้องในเซลล์ของมนุษย์ 111 ชนิด รวมถึงเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนและเซลล์จากการพัฒนาหลายขั้นตอน การดัดแปลงทางเคมีเหล่านั้น เรียกว่าเครื่องหมายอีพีเจเนติก รวมถึงการยึดติดของโมเลกุล เช่น หมู่เมทิลหรือหมู่อะเซทิล กับโปรตีนฮิสโตนตัวใดตัวหนึ่งที่ดีเอ็นเอหมุนวน การดัดแปลงโปรตีนฮิสโตนที่แตกต่างกันห้าชนิดถูกแมปในแต่ละเซลล์ นักวิจัยยังตั้งข้อสังเกตด้วยว่ากลุ่มเมทิลติดอยู่กับไซโตซีนของ DNA ซึ่งเป็นเบส และติดตามกระบวนการบรรจุ DNA อื่นๆ การปรับเปลี่ยนเหล่านี้ไม่ได้เปลี่ยนแปลงยีนเอง แต่ส่งผลต่อวิธีการใช้ยีนและเวลาที่
กว่าทศวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมชุดคำสั่งทางพันธุกรรมของมนุษย์ที่สมบูรณ์ ซึ่งเป็นลำดับจีโนมของมนุษย์ เกือบทุกเซลล์ในร่างกายมีสำเนาหนังสือคำสั่งทางพันธุกรรมเล่มนี้เหมือนกัน แต่ลำดับจีโนมเพียงอย่างเดียวคือรายการชิ้นส่วนที่จำเป็นสำหรับการสร้างบุคคล แผนที่ใหม่เป็นแนวทางในการประกอบชิ้นส่วนเหล่านั้นเข้าด้วยกัน
การพลิกดูแผนที่ของเซลล์แต่ละประเภททำให้จีโนมมีชีวิตขึ้นมา Eric Lander นักพันธุศาสตร์มนุษย์และผู้อำนวยการ Broad Institute of MIT และ Harvard กล่าว “ถ้าโครงการจีโนมมนุษย์คือ ‘จีโนมมนุษย์: หนังสือ’ แล้วนี่คือ ‘จีโนมมนุษย์: ภาพยนตร์’” เขากล่าว แลนเดอร์เป็นผู้นำโครงการจีโนม แต่ไม่ได้มีส่วนร่วมในงานใหม่
ทีมนักวิจัยใช้เทคนิคต่างๆ ในการทำแผนที่เครื่องหมาย epigenetic และค้นหายีนที่ใช้งานอยู่ ซึ่งคำสั่ง DNA จะถูกคัดลอกไปยัง RNA และท้ายที่สุดกลายเป็นโปรตีน และเพื่อเปิดเผยว่า DNA ชิ้นใดมีความสำคัญต่อการควบคุมกิจกรรมของยีนนี้ นอกจากนี้ยังมีแผนภูมิพื้นที่ที่ไม่ใช้งานของจีโนม บางกลุ่มยังได้สำรวจโครงสร้างสามมิติของจีโนมในเซลล์ต่างๆ
นักวิจัยยังระบุประเภทเซลล์ซึ่งมีการแปรผันทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับลักษณะเฉพาะ
เช่น ระดับคอเลสเตอรอลหรือความดันโลหิต ตัวอย่างเช่น ตัวแปรทางพันธุกรรมที่มีอิทธิพลต่อระดับคอเลสเตอรอลนั้นมีผลในตับ ผลลัพธ์นั้นเป็นไปตามที่คาดไว้เพราะนักวิทยาศาสตร์รู้อยู่แล้วว่าตับผลิตคอเลสเตอรอล
นักวิจัยไม่ได้คาดหวังว่าจะพบว่าตัวแปรทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์นั้นมีบทบาทในเซลล์ภูมิคุ้มกันมากกว่าในเซลล์ประสาทในสมอง ผลลัพธ์นั้นได้รับการยืนยันโดยการศึกษาของหนู นักวิจัยนำโดยนักชีววิทยาด้านคอมพิวเตอร์ Manolis Kellis และนักประสาทวิทยา Li-Huei Tsai ทั้งที่ MIT และ Broad Institute ได้ทำแผนที่บริเวณจีโนมที่มีการใช้งานและไม่ใช้งานในหนูที่มีแนวโน้มจะเป็นโรคอัลไซเมอร์ รูปแบบการกำกับดูแลเดียวกันหลายแบบที่พบในสมองของหนูนั้นตรงกับรูปแบบในสมองของมนุษย์ทีมรายงาน
การวิจัยก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าเซลล์ภูมิคุ้มกันในสมองที่เรียกว่า microglia มีบทบาทในโรคอัลไซเมอร์ ( SN: 1/10/15, p. 12 ; SN: 11/30/13, p.22 ) แต่นักวิจัยส่วนใหญ่คิดว่าเซลล์ประสาทเป็น แหล่งที่มาของโรค งานใหม่นี้ชี้ให้เห็นว่าปัจจัยทางพันธุกรรมที่นำไปสู่โรคอัลไซเมอร์ไม่ทำงานในเซลล์ประสาทเลย แต่จะควบคุม microglia แทน “มันไม่ได้แค่พูดว่า ‘microglia มีความสำคัญ’ แต่บอกว่า ‘microglia เป็นหรือไม่’” Kellis กล่าว
การศึกษายังเปิดเผยว่าสารควบคุมหลักที่เรียกว่า PU.1 ซึ่งเป็นโปรตีนที่กระตุ้นยีนในเซลล์ภูมิคุ้มกัน เกิดความผิดปกติในโรคอัลไซเมอร์ โปรตีนนั้นอาจเป็นเป้าหมายที่ดีสำหรับยาตัวใหม่ที่ต่อต้านโรคอัลไซเมอร์ Kellis กล่าว
การศึกษาอื่น ตรวจสอบ เซลล์มะเร็ง นักวิทยาศาสตร์คิดว่าการกลายพันธุ์ที่สร้างความเสียหายต่อ DNA อาจโจมตีส่วนที่ใช้งานของจีโนมได้บ่อยขึ้น เพราะเส้นยืดสายเหล่านั้นถูกห่อหุ้มอย่างหลวมๆ และอาจมีความเสี่ยงมากกว่า แต่สิ่งที่ตรงกันข้ามคือความจริง John Stamatoyannopoulos แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันในซีแอตเทิลและเพื่อนร่วมงานรายงาน การกลายพันธุ์อาจสร้างบริเวณที่ไม่ได้ใช้งานของจีโนม เนื่องจากเครื่องจักรซ่อมแซมดีเอ็นเอไม่สามารถเข้าไปแก้ไขความเสียหายได้ เขากล่าว
ทีมงานได้เปรียบเทียบรูปแบบการกลายพันธุ์ของเซลล์มะเร็งกับแผนที่ epigenetic ของเซลล์ 106 ชนิด โดยการเปรียบเทียบโปรไฟล์เหล่านี้ นักวิจัยสามารถระบุได้ว่าเซลล์ที่มีสุขภาพดีชนิดใดที่มะเร็งเกิดขึ้น
ตัวอย่างเช่น มะเร็งผิวหนังเป็นมะเร็งผิวหนังชนิดหนึ่งที่เกิดจากเซลล์ที่สร้างเม็ดสีที่เรียกว่าเมลาโนไซต์ การกลายพันธุ์ในเซลล์เมลาโนมาเกิดขึ้นในส่วนของจีโนมที่ปกติจะปิดในเมลาโนไซต์ รูปแบบการกลายพันธุ์ของมะเร็งไม่สอดคล้องกับโปรไฟล์อีพีเจเนติกของเซลล์ผิวหนังประเภทอื่นๆ ซึ่งบ่งชี้ว่ามะเร็งได้ผุดขึ้นจากเซลล์ที่สร้างเม็ดสีที่ปลอมแปลงไปเว็บสล็อตแท้
