Araştırmacılar, somatik yapısal varyasyonların işlevsel etkilerini saptamak ve ayırt etmek için hesaplamalı bir analiz yöntemi geliştirdiler.
Kanser, karmaşık ve çeşitli bir hastalıktır ve çeşitli türleri vardır. ilişkili mutasyonlar çok geniştir. Bir bireydeki bu genomik değişikliklerin kombinasyonu, onların “mutasyonel manzarası” olarak adlandırılır. Bu manzaralar, kanserin türüne göre değişiklik gösterir ve aynı kanser türüne sahip bireyler bile çok farklı mutasyon modellerine sahip olabilir.
Bilim adamları, çeşitli kanser türlerinin mutasyonel manzaralarını zaten belgelediler. Somatik yapısal varyasyonların (SV’ler), kansere neden olan tüm mutasyonların %50’sinden fazlasını oluşturduğu bulunmuştur. Bu mutasyonlar, hücre bölünmesi sırasında DNA’daki kopyalama hataları gibi, zamanla hücrelerde meydana gelir ve kromozom yapısında değişikliklere neden olur.
Kalıtsal değildirler ve yalnızca etkilenen hücrelerde ve onların yavru hücrelerinde bulunurlar. Biz yaşlandıkça, bu tür genomik değişikliklerin sayısı artar ve bir kişinin mutasyonel manzarası giderek benzersiz bir mozaiği andırır.
Somatik SV’ler kanser gelişiminde çok önemli bir rol oynamasına rağmen, onlar hakkında nispeten az şey bilinmektedir. Max Delbrück Merkezi’nde Genom Kararlılığı ve Somatik Mozaiklik Laboratuvarı başkanı Dr. Ashley Sanders, “Hücre işlevi üzerindeki etkilerini analiz eden yöntemlerin eksikliği var” diye açıklıyor. Bu, Sanders’ın yakın zamanda Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı (EMBL) ile birlikte Nature Biotechnology dergisinde yayınladığı yeni araştırma bulguları sayesinde değişiyor.
“Somatik sıvının işlevsel etkilerini saptamak ve belirlemek için hesaplamalı bir analiz yöntemi geliştirdik. SV’ler, ”diye bildirdi. Bu, ekibin farklı lösemi hastalarında bireysel somatik mutasyonların moleküler sonuçlarını anlamasını sağlayarak onlara mutasyona özgü değişiklikler hakkında yeni bilgiler verdi. Sanders, bu bulguların mutasyona uğramış hücreleri hedef alan tedaviler geliştirmek için kullanılmasının da mümkün olabileceğini söylüyor ve “kişiselleştirilmiş tıp için heyecan verici yeni yollar açıyor” diyor.
Geleneksel tek hücre analizlerinden bile daha ayrıntılı{ 8}
Hesaplamaları, Sanders’ın geliştirilmesinde önemli bir rol oynadığı ve bilim camiasına ilk olarak 2012’de tanıtılan özel bir tek hücreli dizileme yöntemi olan Strand-seq’ten elde edilen verilere dayanmaktadır. Bu teknik, bir hücrenin genomunu inceleyebilir. geleneksel tek hücreli dizileme teknolojilerinden çok daha ayrıntılı olarak. Sofistike deneysel protokol sayesinde Strand-seq yöntemi, iki ebeveyn DNA sarmalını (biri babadan, diğeri anneden) bağımsız olarak analiz edebilir.
Geleneksel dizileme yöntemleriyle, bu tür homologları, yani kromozomları ayırt edin. şekil ve yapı olarak benzer ama aynı değil – neredeyse imkansız. Sanders, “Bir hücre içindeki tek tek homologları çözerek, somatik SV’ler diğer yöntemlere göre çok daha iyi tanımlanabilir” diye açıklıyor. Bunu yapmak için kullanılan yaklaşım, araştırmacı ve meslektaşları tarafından 2020’de Nature Biotechnology’de yayınlanan bir makalede açıklanmıştır.
Araştırma ekibi, “Kişiselleştirilmiş Tıp için Tek Hücreli Yaklaşımlar” adlı ortak araştırma odağının bir parçasıdır. Charité’deki Berlin Sağlık Enstitüsü (BIH), Charité – Universitätsmedizin Berlin ve Max Delbrück Merkezi.
Bu çalışmayı temel alarak, artık her hücredeki nükleozomların konumlarını da belirleyebiliyorlar. Nükleozomlar, histon adı verilen protein komplekslerinin etrafına sarılmış DNA birimleridir ve kromozomların düzenlenmesinde çok önemli bir rol oynarlar. Nükleozomların konumu, bir genin aktif olup olmadığını ortaya çıkaran sarma tipi ile gen ekspresyonu sırasında değişebilir. Sanders ve meslektaşları, somatik SV mutasyonları olan ve olmayan hasta hücrelerinin gen aktivitesini karşılaştırmak için kendi kendine öğrenen bir algoritma geliştirdiler ve bu da onların yapısal varyantların moleküler etkisini belirlemelerine olanak sağladı.
Kanser tedavisi için yeni hedefler{8 }
“Artık bir hastadan numune alıp hastalığa yol açan mutasyonları arayabilir ve ayrıca hastalığa neden olan mutasyonların bozduğu sinyal yollarını öğrenebiliriz” diye açıklıyor Sanders. Örneğin, ekip bir lösemi hastasında nadir fakat çok agresif bir mutasyon tespit edebildi. Nükleozom analizi, araştırmacılara, mutasyon içeren hücrelerin büyümesini spesifik olarak engellemek için kullandıkları ilgili sinyal yolları hakkında bilgi sağladı. Sanders, “Bu, tek bir testin bize kanser oluşumunda yer alan hücresel mekanizmalar hakkında bir şeyler söylediği anlamına geliyor” diyor. “Sonunda bu bilgiyi, her hastanın benzersiz durumuna göre kişiselleştirilmiş tedaviler geliştirmek için kullanabiliriz.”
Referanslar: “Strand-seq kullanılarak tek hücrelerde yapısal değişkenlerin işlevsel analizi”, Hyobin Jeong, Karen Grimes, Kerstin K. Rauwolf, Peter-Martin Bruch, Tobias Rausch, Patrick Hasenfeld, Eva Benito, Tobias Roider, Radhakrishnan Sabarinathan, David Porubsky, Sophie A. Herbst, Büşra Erarslan-Uysal, Johann-Christoph Jann, Tobias Marschall, Daniel Nowak, Jean- Pierre Bourquin, Andreas E. Kulozik, Sascha Dietrich, Beat Bornhauser, Ashley D. Sanders ve Jan O. Korbel, 24 Kasım 2022, Nature Biotechnology.
DOI: 10.1038/s41587-022-01551-4{11 }
“Üç kanallı işleme ile yapısal varyasyonların ve karmaşık yeniden düzenlemelerin tek hücreli analizi”, yazan Ashley D. Sanders, Sascha Meiers, Maryam Ghareghani, David Porubsky, Hyobin Jeong, M. Alexandra C.C. van Vliet, Tobias Rausch, Paulina Richter-Pechańska, Joachim B. Kunz, Silvia Jenni, Davide Bolognini, Gab riel M. C. Longo, Benjamin Raeder, Venla Kinanen, Jürgen Zimmermann, Vladimir Benes, Martin Schrappe, Balca R. Mardin, Andreas E. Kulozik, Beat Bornhauser, Jean-Pierre Bourquin, Tobias Marschall ve Jan O. Korbel, 23 Aralık 2019, Doğa Biyoteknoloji.
DOI: 10.1038/s41587-019-0366-x