Araştırmacılara göre DNA'mızdaki yaklaşık 3 milyar bazın (veya “harfin”) tam ve boşluksuz şekilde dizilenmesi, insanlardaki genomik varyasyon tayfının tamamını anlamada ve belirli hastalıklara katkıda bulunan genetik unsurların anlaşılmasında büyük önem taşıyor. Çalışma, ABD Ulusal Sağlık Enstitülerinin parçası olan ABD Ulusal İnsan Genomu Araştırma Enstitüsünde (NHGRI), Santa Cruz – California Üniversitesinde ve Seattle – Washington Üniversitesinde çalışan araştırmacıların liderliğini yaptığı Telomerden Telomere (T2T) konsorsiyumu tarafından yürütülmüş.
Bilim insanlarının gerçekleştirdiği bu tam genom dizilimi üzerinde yapılacak analizler, kromozomlar hakkında bildiklerimize önemli ilaveler yapacak. Bunlar arasında, yeni araştırma hatlarının kapılarını aralayan beş kromozom koluna ilişkin daha doğru haritaların çıkarılması da bulunuyor. Bu durum, kromozomların nasıl düzgün biçimde ayrılıp bölündüğüne dönük temel biyoloji sorularının cevaplanmasına yardımcı olacak. T2T konsorsiyumu, artık tam durumdaki bu genom dizilimiyle beraber insan genomunda 2 milyonu aşkın ilave varyant keşfetmiş. Yapılan çalışmalar, tıbbi açıdan birbiriyle ilişkili 622 gendeki genomik varyantlara yönelik daha doğru bilgiler de sunuyor.
NHGRI başkanı Dr. Eric Green, “Gerçek anlamda eksiksiz bir insan genomunun oluşturulması, DNA planımızın ilk kapsamlı görüntüsünü sunuyor ve bilimsel anlamda inanılmaz bir başarıyı temsil ediyor” diyor. “Bu temel bilgi, insan genomunun bütün ayrıntılarını anlamaya yönelik yürütülen pek çok çalışmayı destekleyecek ve karşılığında da insan hastalıklarına dönük genetik çalışmalar güç kazanacak.”
İnsan genomunun tamamlanan dizilimi, insanlardaki genomik varyasyonun veya insanların DNA'sının ne gibi farklılıklar gösterdiğinin daha iyi anlaşılmasını sağlayacak. Bu gibi bilgiler, genetiğin belli hastalıklara yaptığı katkının anlaşılmasında ve genom diziliminin gelecekte klinik sağlık hizmetlerinin parçası olarak kullanılmasında hayati öneme sahip. Dünya çapındaki pek çok araştırma grubu, tamamlanan genom diziliminin yayın öncesi halini şimdiden araştırmalarında kullanmaya başlamış bile.
Yapılan tam dizilim, genomun yaklaşık %92'sinin belirlendiği İnsan Genomu Projesi'nde yürütülen çalışmalara ve o zamandan beri yapılan araştırmalara dayanıyor. Bu süre sarfında binlerce araştırmacı, bu karmaşık dizilimin şifresini çözmek için daha iyi laboratuvar araçları, hesaplama yöntemleri ve stratejik yaklaşımlar geliştirmiş. Tamamlanan dizilimi kapsayan altı makale, dün Science bülteninde yayımlandı. (2, 3, 4, 5, 6)
Çok sayıda gen ve tekrarlı DNA içeren bu %8'lik kısım, boyut bakımından bütün bir kromozomla kıyas götürür nitelikte. Araştırmacılar bu tam genom dizilimini, her kromozomun iki özdeş kopyasını taşıyan özel bir hücre hattı kullanarak oluşturmuş. Bu hücreler, çoğu insan hücresinin aksine birbirinden biraz farklı olan iki kopya taşıyor. Bilim insanları yeni eklenen DNA dizilimlerinin büyük bir kısmının, tekrarlı telomerler (kromozomların her birinin sonundaki uzun uçlar) ve sentromerlerin (her bir kromozomun yoğun yapılı orta bölümü) yakınında bulunduğunu belirtiyor.
Washington Üniversitesi Tıp Fakültesinde araştırmacı ve T2T konsorsiyumunun eş başkanı olan Evan Eichler (Ph.D.), “İlk taslak insan genom dizilimini elde ettiğimizden beri, karmaşık genom bölgelerinin tam dizilimini belirlemek zorlu bir iş olmuştu” diyor. “Sonunda bu işi hallettiğimizi görmek beni çok heyecanlandırıyor. Tam haldeki bu plan sayesinde insanların genomik varyasyonu, hastalıkları ve evrimine yönelik düşünce şeklimizde bir devrim meydana gelecek.”
DNA diziliminde tek seferde birkaç yüz baz sunan “kısa okuma” teknolojileriyle, bir insan genomunun dizilenme maliyeti sadece birkaç yüz dolar tutuyor. Bu maliyet, İnsan Genomu Projesi'nin bitişinden bu yana önemli oranda düşmüş durumda. Fakat kısa okuma yöntemlerinin tek başına kullanılması, birleştirilen genom dizilimlerinde halen bazı boşluklar oluşturuyor. DNA dizileme masraflarındaki devasa düşüş, doğruluktan ödün vermeden daha uzun DNA dizilim okumaları sunan yeni DNA dizileme teknolojilerine daha fazla yatırım yapılmasıyla eş zamanlı gidiyor.
Geride bıraktığımız on yıllık süreçte, çok daha uzun dizilim okumaları sunan iki yeni DNA dizileme teknolojisi ortaya çıkmış. Oxford Nanogözenek DNA dizileme yöntemi, makul bir isabet oranıyla tek bir okumada 1 milyona kadar DNA harfi okuyabiliyor. PacBio HiFi DNA dizileme yöntemi ise neredeyse kusursuz isabetle 20.000 kadar harf okuyor. T2T konsorsiyumundaki araştırmacılar, tam insan genomu dizilimini oluştururken her iki DNA dizileme yöntemini de kullanmış.
T2T konsorsiyumunun eş başkanı olan ve Santa Cruz – California Üniversitesindeki araştırma grubu NHGRI tarafından fonlanan Karen Miga (Ph.D.), “Uzun okuma yöntemlerini kullanarak, insan genomunun en zor ve tekrar yönünden zengin kısımlarına yönelik bildiklerimizde çığır açtık” diyor. “Gerçekleştirdiğimiz bu tam genom dizilimi, şimdiden genom biyolojisine yönelik yeni tespitler sağlıyor. Yeni ortaya çıkan bu bölgeler hakkında önümüzdeki on yıl içerisinde yapılacak keşifleri iple çekiyorum.”
Konsorsiyumun eş başkanı olan ve NHGRI'deki araştırma takımı bitirme çalışmalarına öncülük eden Adam Phillippy (Ph.D.), bir insanın tam genomunun önümüzdeki yıllarda daha ucuz ve daha basit şekilde dizilenmesini beklediğini söylüyor.
“Gelecekte birisi genomunu dizilettiği zaman, DNA'sındaki varyantların hepsini belirleyebilecek ve bu bilgiyi daha iyi tedavi alması için kullanacağız” diyor Phillippy. “İnsan genomu diziliminin gerçek anlamda tamamlanması, yeni bir gözlük takmaya benziyor. Artık her şeyi net biçimde gördüğümüzden, hepsinin ne anlama geldiğini anlamaya bir adım daha yaklaştık.”
Kaynak: ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
