Przełomowe badanie ujawnia zniekształcenia w mapach ludzkiego genomu

Najnowsze badanie, opublikowane na łamach czasopisma Nature Communications, zdemaskowało krytyczne biologiczne „ślepe punkty” w fundamentalnych mapach ludzkiego genomu, które są powszechnie stosowane we współczesnej biomedycynie. Problem ten wynika z historycznie utrwalonej, nieproporcjonalnie wysokiej reprezentacji danych genetycznych pochodzących od osób pochodzenia europejskiego. Konsekwencją tego jest niekompletne odczytywanie DNA dla znaczącej części globalnej populacji.

Zespół badawczy, kierowany przez ekspertów z Barcelona Supercomputing Center (BSC) oraz Centre for Genomic Regulation (CRG), wykazał, że stronniczość w stosowanych katalogach prowadzi do ignorowania tysięcy specyficznych transkryptów RNA, charakterystycznych dla populacji z Afryki, Azji i obu Ameryk. Pierwszy autor, Pau Clavell-Revuelta, podkreślił, że stosowana mapa genów fałszuje interpretację wariacji genetycznych. Rodéric Guigó, wiodący współautor z CRG, potwierdził, że zdecydowana większość sekwencji referencyjnych została pozyskana od Europejczyków, co sprawia, że geny lub transkrypty unikalne dla grup nieeuropejskich pozostają poza zasięgiem analizy.

To strukturalne niedopatrzenie w danych ukrywa kluczowe informacje dotyczące indywidualnego ryzyka chorób. Badanie przytacza już znane przypadki, takie jak zróżnicowane działanie leków rozszerzających oskrzela u dzieci afrykańskich czy niepożądane reakcje pacjentów azjatyckich na standardowe antykoagulanty – zjawiska, które mogą być wyjaśnione właśnie tymi lukami. Aby ujawnić tę ukrytą biologię, zespół zastosował sekwencjonowanie RNA z długimi odczytami, analizując próbki krwi 43 dawców z ośmiu różnych populacji.

W wyniku tej analizy naukowcy zidentyfikowali 41 000 potencjalnych transkryptów, które nie znajdowały się w oficjalnych bazach danych. Spośród nich 2 267 okazało się być ekskluzywnych dla jednej populacji – głównie afrykańskiej, azjatyckiej lub amerykańskiej – i były wcześniej nieznane nauce. Co więcej, 773 transkrypty wydawały się pochodzić z wcześniej niezidentyfikowanych regionów genowych, wśród których zidentyfikowano aż 476 nowych genów. Marta Melé, współautorka z BSC, zwróciła uwagę, że wiele z tych nowych transkryptów, zależnych od pochodzenia etnicznego, lokalizuje się w genach powiązanych z chorobami autoimmunologicznymi, astmą oraz cechami metabolicznymi.

Analiza potwierdziła, że specyficzny wariant genu SUB1, kluczowy dla naprawy DNA, występuje u osób pochodzenia peruwiańskiego, lecz jest całkowicie pomijany przez obecne mapy referencyjne. W celu zaradzenia tej sytuacji, autorzy postulują globalną konsolidację wysiłków na rzecz stworzenia ludzkiego pan-transkryptomu – kompleksowego katalogu wszystkich cząsteczek RNA wykorzystywanych we wszystkich populacjach. W przetwarzaniu ponad dziesięciu terabajtów wygenerowanych danych kluczową rolę odegrał superkomputer MareNostrum 5, zlokalizowany w BSC.

Profesor Guigó podsumował, że to odkrycie to zaledwie „wierzchołek góry lodowej”, ponieważ badanie ograniczyło się do analizy komórek krwi dorosłych osób. W jego ocenie, opóźnia to oczekiwane tempo postępu w dziedzinie medycyny spersonalizowanej, co mocno akcentuje potrzebę poszerzenia danych genomowych w celu zagwarantowania precyzji podejść terapeutycznych.