Sekuenca e gjenomës njerëzore është formuar…e gjitha!

Ky, është një triumf teknologjik.

Njëzet e një vjet më parë, kërkuesit shkencorë shpallën draftin e parë të sekuencës së plotë të gjenomës njerëzore. Ishte një arritje monumentale, por sekuencës i mungonte rreth 8% e gjenomës. Tashmë, shkencëtarët të cilët punuan bashkë rreth e qark botës, e mbushën atë 8%-ësh.

Nëse puna e tyre mbahet në këmbë nga rishikimet e kolegëve të tyre dhe rezulton se ata vërtetë e kanë zbuluar pjesën e mbetur të gjenomës në tërësi, me gjithë boshllëqet që ajo mbart, ky zbulim do të ndryshonte të ardhmen e mjekësisë.

Çfarë ka brenda një gjenome?

Sekuenca e gjenomës njerëzore ka qenë një projekt i kahershëm ambicioz. Pse? Sepse ndërkaq që njerëzit kuptojnë më mirë kodin e tyre gjenetik, ata mund të zhvillojnë medikamente më të mira dhe të personalizuara – përfshi këtu mjekimet e para të fokusuara tek gjenet, si rasti i vaksinave kundër Covid-19.

Njerëzit kanë 46 kromozome, të ndarë në 23 çifte, të cilët përfaqësojnë dhjetëra mijëra gjene individuale. Çdo gjen, konsiston në disa numra të çiftime bazë, që përbëhen nga Adenina, Timina, Guanina dhe Citozina.

Në qershor të vitit 2000, Projekti i Gjenomës Njerëzore (HGP) dhe kompania private Celera Genomics, shpallën “draftin” e parë të gjenomës njerëzore. Ky ishte rezultat i viteve punë, e cila kapi më pas një ritëm më të lartë, ndërkohë që njerëzit prodhonin kompjuterë më të fuqishëm dhe me aftësi më të mëdha zgjidhëse të problemeve dhe algoritmeve.

Në atë kohë, shkencëtarët ishin të mrekulluar se nga mbi 3 miliardë “shkronja” individuale të çiftuara, njerëzit kishin vetëm 30 mijë deri në 35 mijë gjene.

Sot, ai numër është i ulët, duke u luhatur diku tek 20 mijë.

Tre vjet më vonë, HGP plotësoi misionin e saj, të nxjerrjes së një harte të plotë të gjenomës njerëzore dhe e përkufizoi atë kështu:

“Sekuencë e përmbyllur është një term teknik, i cili nënkupton se sekuenca është shumë e përpiktë (me marzh gabimi më të ulët se 10 mijë shkronja) dhe tërësisht i puthitur (me hapësirat e vetme të mbetura, ato të cilat i përkasin rajoneve, në të cilat sekuencat nuk mund të zgjidhen në mënyrë të besueshme me teknologjinë e sotme)”.

“Teknologjia e sotme” është ajo që po bën shumë për këtë pjesë në fakt. Në atë kohë, HGP-ja përdorinjë proces të njohur si Kromozomi Bakterial Artificial (BAC), ku shkencëtarët përdorën një bakter për të klonuar çdo pjesë të gjenomit dhe më pas i studiuan ata në grupime të veçanta. Një “Librari BAC-esh” e plotë, ishte e përbërë nga 20 mijë baktere të përgatitura me kujdes, me gjene të klonuar brenda saj.

Por, procesit BAC, në mënyrë të trashëguar, i mungon një fragment i gjenomit të plotë. Arsyeja pse, është një qasje e re që ekipi i shkencëtarëve ka zbuluar, për t’i ardhur në ndihmë atyre.

Përparimi i sekuencës

Çfarë fshihet në 8%-shin sekret të gjenomit të draftit të vitit 2000, i cili nuk është prekur prej atëherë?

Çiftet bazë në këtë seksion janë të shumtë, të përsëritur në modele të ndryshme, të cilat e bënë gjerësisht të studiueshme duke përdorur metodën bakteriale.

BAC-u dhe metoda të tjera qasëse, thjesht nuk ishin të duhurat për të përcaktuar 8%-shin e mbetur të gjenomit. “Puna e deri tanishme mbi sekuencën e ADN-së, e bërë nga Illumina, merr fragmente të vogla të ADN-së, i çkodon dhe i përmbledh në një formë të përbashkët”, raporton Matthew Herper i revistës “Stat”. “Kjo funksionon mirë në shumicën e gjenomeve, por jo në zonat ku çkodimi i ADN-së është rezultat i sekuencave të përsëritura.

Në aspektin intuitiv; Imagjinoni të numëroni nga një deri në 50, kundrejt të numëruarit vetëm një, dy, një, dy…në vazhdimësi. Pjesë e asaj që e bën metodën BAC të suksesshme, është fakti se shkencëtarët u kujdesën që të minimizojnë dhe përputhin mbivendosjet, të cilat u bënë thuajse të pamundura në parcelat e pa eksploruara, përsëritëse të gjenomit.

Pra, çfarë është e ndryshme në qasjen e re?

Fillimisht duhet parë se cilat ato janë. Kompania me bazë në California, Pacific Biosciences (PacBio) dhe Oxford Nanopore, me seli në Britaninë e Madhe, kanë teknologji të ndryshme, por po garojnë drejt të njëjtit qëllim.

PacBio përdor një sistem, i cili quhet HiFi, ku çiftet bazë qarkullojnë në rrathë, deri sa ato të lexohen në tërësi. Sistemi daton deri në disa vjet më parë dhe përfaqëson një ndër hapat më të mëdhenj të leximit të saktë të sekuencave të gjata.

Nga ana tjetër, Oxford Nanopore, përdor rrymën elektrike në pajisjet e tyre. vija çiftesh shtypen drejt një mikroskopi nanopore – vetëm një molekulë për një herë – ku rryma i shpërbën për të zbuluar se çfarë molekulash janë saktësisht. Duke shpërbërë çdo molekulë, shkencëtarët mund të identifikojnë gjithë zinxhirin.

Në studimin e ri të publikuar në serverin e biologjisë “bioRxiv, një konsorcium ndërkombëtar me rreth 100 shkencëtarë, përdorën si teknologjinë e PacBio-s, ashtu edhe atë të Oxford Nanopore, për të gjurmuar disa nga sektorët e pazbuluar të gjenomës njerëzore.

Sipërfaqja në të cilën ky konsorcium arriti të futej, ishte marramendëse. “Konsorciumi tha se rriti numrin e bazës së ADN-së nga 2.92 miliardë në 3.05 miliardë. Kjo është një rritje me 4.5%. por, numri i gjeneve, u rrit me vetëm 0.4%, duke shkuar në 19 mijë e 969, raporton “Stat”. Kjo tregon se sa i madh është çiftimi përsëritës në këtë zonë të pazbuluar, krahasuar me zonat e tjera përfaqësuese.

Hallka munguese

Kumbari i teknikës së sekuencave, George Church, një biolog nga Universiteti i Harvard-it, tha për Stat se nëse kjo punë kalon me sukses rishikimet e njohësve të fushës, kjo do të jetë hera e parë që një gjenomë gjitari me shtyllë kurrizore, zbulohet e tëra. Arsyeja për këtë, duket se është thjesht fakti se të dy teknologjitë e reja, lejojnë vijimësi shumë të gjata çiftesh të lexohen në mënyrë të menjëhershme.

Pse është kaq i rëndësishëm informacioni gjenetik i munguar? Së pari, gjenetika është shumë e favorizuar, pasi fonde të shumta shkojnë drejt kësaj çështjeje. Fonde të shumta, sepse gjenetika është çelësi që pritet të kurojë shumë sëmundje.

Ka një ngërç gjithsesi. një ngërç i cili ka qenë i pranishëm edhe në draftin e vitit 2000. Të dy projektet, kanë studiuar qeliza me 23 kromozome, por jo me numrin e plotë të çiftit, i cili e shpie totalin në 46. Kjo, sepse ato përdorin qeliza të derivuara nga sistemi riprodhues, ku vezët dhe spermatozoidet, mbajnë secila gjysmat e kromozomeve.

Qeliza është në formën e një nishani hidatidiform – një lloj rritjeje riprodhuese që përfaqëson një bashkim shumë të hershëm midis një spermatozoidi dhe një vezoreje që nuk ka bërthamë.

Zgjedhja e kësaj qelize, që është mbajtur dhe kultivuar si “linjë qelizore”, u përdorën për qëllime kërkimore. Kjo e preu në mes punën e madhe që duhej kryer për sekuencimin.

Hapi tjetër i studimit, është ai i publikimit në një revistë shkencore. Pas kësaj, të dyja, si PacBio, ashtu edhe Oxford-i, do të kërkojnë të zhvillojnë projektet në sekuenca gjenomesh me 46 kromozome. Por, për këtë duhet të presim pak.