Segir mikil tækifæri fólgin í nýju erfðakorti

Sextán ár eru síðan alþjóðlegu verkefni sem miðaði að því að raðgreina erfðamengi mannsins lauk með formlegum hætti. Afrakstur þessarar vinnu var einstakt mósaíkverk af þeim þáttum sem mynda grundvöll mannlegrar líffræði, sögu og tilvistar. Raðgreiningin, sem birt var 2003, var unnin úr milljónum brota sem þurfti að raða í rétta röð.

Þetta flókna verk var unnið með hjálp frá Íslenskri erfðagreiningu sem birti árið 2002 kort af erfðabreytileika, eða erfðamörkum, 869 einstaklinga; foreldra og barna þeirra, sem hægt var að nota sem vegvísi við samsetningu á fyrstu viðmiðunarkirnaröð mannskepnunnar.

Íslensk erfðagreining birti í vikunni uppfært kort af erfðamengi mannsins sem sýnir hvað veldur erfðafræðilegri fjölbreytni. Kortið, sem birt var í vísindaritinu Science, er margfalt nákvæmara en það sem notað var snemma á síðasta áratug, og að líkindum verður aldrei nákvæmara kort birt. Þetta er afrakstur rúmlega 20 ára vinnu hjá vísindamönnum Íslenskrar erfðagreiningar.

„Þessar niðurstöður hafa geysimikið grundvallargildi þegar kemur að því að skilja erfðamengið, hvernig það verður til og hvernig það er að breytast,“ segir Kári Stefánsson, forstjóri Íslenskrar erfðagreiningar, og einn höfunda rannsóknarinnar. „Ég er mjög montinn af þessari vinnu.“

Greinin nýja byggir á erfðaupplýsingum 150 þúsund Íslendinga af nokkrum kynslóðum foreldra og barna. Með því að rýna í þessi gögn tókst vísindamönnunum að sýna fram á að nýjar stökkbreytingar, sem eru að meðaltali 68 hjá hverjum einstaklingi, tengjast endurröðun litninga þegar sæðisfruma og eggfruma mynda kynfrumu. Um leið gat hópurinn staðsett 4,5 milljónir endurraðana í erfðamenginu og 200 þúsund nýjar stökkbreytingar. Þetta nýja kort er 100 sinnum nákvæmara en það sem var gefið út árið 2002, og varpar einstöku ljósi á það hvernig erfðaefni ferðast frá einni kynslóð til annarrar.

„Nú hefur í fyrsta sinn verið sýnt fram það með óyggjandi hætti að endurraðanir leiða til nýrra stökkbreytinga, þannig að þessir ferlar tengjast með beinum hætti,“ segir í fréttatilkynningu frá Íslenskri erfðagreiningu.

Því má segja að forsendur þróunar mannsins – endurraðanir litninga og stökkbreytingar – hafi nú verið kortlagðar af eins mikilli nákvæmni og mögulegt er.

„Það sem við sýnum í þessari grein er að þessar tvær leiðir til að búa til nýjan fjölbreytileika tengjast mjög sterklega. Á þeim stöðum þar sem endurröðun á sér stað eru nýjar stökkbreytingar 50 prósent algengari en annars staðar í erfðamenginu,“ segir Kári.

„Í þessu felst viss aðför að þeirri kenningu að þróunin eigi sér stað í gegnum handahófskenndar stökkbreytingar. Vegna þess að endurröðunin er ekkert algerlega handahófskennd, því það eru ákveðnir reitir endurraðana sem eru virkari en aðrir. Reitir þar sem endurröðunin á sér stað tíu sinnum oftar heldur en annars staðar í erfðamenginu.“

Þannig er afar stór hundraðshluti af nýjum fjölbreytileika ekki handahófskenndur. Endurröðunin virðist vera undir miklum áhrifum erfðanna. Í rannsókninni er því lýst hvernig 35 frávik í erfðamenginu hafa áhrif á tíðni endurraðana og hvar þær eiga sér stað.

Kári telur að þetta nýja kort geti varpað ljósi á frávik sem leiða til sjaldgæfra sjúkdóma. „Það vill svo til að þessi nýi fjölbreytileiki er forsenda þess að manneskjan getur haldið áfram að þróast. En einstaka einstaklingur er svo óheppinn að nýjar stökkbreytingar birtast í erfðavísi hans sem gera það að verkum að hann fær alvarlegan sjúkdóm. Af stórum hundraðshluta eru nýjar stökkbreytingar orsök alvarlegra sjúkdóma hjá nýfæddum börnum.“

Þannig megi nýta þessar nýju upplýsingar við erfðaráðgjöf, sem er ört stækkandi svið nútíma heilbrigðisþjónustu, þar sem foreldrar barns með sjúkdómsvaldandi stökkbreytingu óska þess að fá upplýsingar um hvort líkur séu á að ófætt barn þeirra muni glíma við sömu veikindi, og til að skilja af hverju og hvernig erfðaefni eineggja tvíbura verður frábrugðið hvort öðru.

Kári segir fjöldann allan af sambærilegum spurningum vakna. Þar á meðal eru spurningar sem snúa að krabbameini og myndun þess.

Krabbamein, sem á sér stað í líkamsfrumum (sómatískum-frumum), ekki sáðfrumum eða eggfrumum, orsakast af stökkbreytingu sem leiðir til óstjórnlegrar fjölgunar frumna. Krabbamein verður til í einni frumu, sem síðan skiptir sér.

„Það getur verið mjög erfitt að skilja hvar líkurnar eru á að þessi breyting eigi sér stað og hvernig hún gerist. En að vissu leyti er hægt að líta á þessar nýju stökkbreytingar í sjálfu erfðamenginu sem módel. Það má nota þessar nýju stökkbreytingar í erfðamenginu til að rannsaka þessar sómatísku stökkbreytingar, því þetta gerist að mestu leyti allt á sama mátann,“ segir Kári og bætir við: „Því hvað er mannskepnan annað en klónvöxtur frjóvgaðs eggs?“

Íslensk erfðagreining hóf starfsemi árið 1996 og hefur síðan þá nýtt ríkulegt og í raun einstakt safn erfðaupplýsinga um íslensku þjóðina í rannsóknum sínum.

„Við erum að leiða heiminn á þessu sviði,“ segir Kári að lokum.