O cercetare revoluţionară evidenţiază potenţialul pentru noi progrese medicale. Oamenii de ştiinţă au identificat zeci de mii de gene „întunecate” în genomul uman, care au fost anterior trecute cu vederea, şi care ar putea fi legate de boli precum cancerul şi afecţiunile autoimune. Înţelegerea acestor gene întunecate ar putea conduce la terapii inovatoare pentru aceste boli.
Cunoştinţele asupra genomului uman sunt încă incompletă, zeci de mii de gene „întunecate” putând fi ascunse în ADN-ul nostru. Aceste gene evazive ar putea juca roluri cruciale în boli precum cancerul şi afecţiunile autoimune, sugerând că biblioteca genetică umană este departe de a fi finalizată. Ce altceva s-ar mai putea descoperi despre genetica umană?
Una dintre cele mai mari surprize care au apărut atunci când genomul uman a fost secvenţiat pentru prima dată, în urmă cu peste 20 de ani, a fost numărul redus de gene pe care le conţinea, mai puţin de o treime din numărul prevăzut de unii oameni de ştiinţă. Se părea că mai puţin de 30.000 de gene şi proteinele codificate de acestea sunt suficiente pentru a construi şi a face să funcţioneze corpul uman; cifrele recente au scăzut şi mai mult, la aproximativ 20.000.
Dar o nouă analiză sistematică a ceea ce unii numesc „proteomul întunecat” sugerează că oamenii de ştiinţă au omis mii de gene netradiţionale care se ascund în porţiuni ale genomului trecute anterior cu vederea şi care produc proteine mai mici decât media.
O echipă internaţională de cercetători a identificat acum mii de gene „întunecate” din ADN-ul uman, trecute anterior cu vederea. Aceste gene pot fi legate de boli şi ar putea servi drept noi ţinte pentru terapiile împotriva cancerului, subliniind explorarea continuă a peisajului nostru genetic.
Aceste gene ignorate s-au ascuns în regiuni ale ADN-ului uman despre care se credea că nu codifică pentru proteine. Aceste regiuni au fost odată considerate „ADN nefolositor”, dar se pare că mici fragmente din aceste secvenţe sunt încă folosite ca instrucţiuni pentru mini-proteine.
Genele nou identificate, odată considerate „ADN nefolositor/junk ADN”, sunt acum recunoscute pentru rolul lor potenţial în sănătate şi boli. Cercetătorii au descoperit că:
- Multe gene întunecate codifică proteine mici legate de cancer.
- Unele gene sunt derivate din transpozoni, care se pot deplasa în interiorul ADN-ului uman.
- Cel puţin 3.000 de noi gene care codifică peptide ar putea fi adăugate la genomul uman.
- Aceste descoperiri ar putea conduce la noi ţinte medicamentoase pentru tratamentul cancerului.
Noile descoperiri ar putea explica de ce estimările anterioare ale dimensiunii genomului nostru erau mult mai mari decât cele descoperite în urmă cu 20 de ani de Proiectul Genomului Uman.
Noul studiu internaţional, care aşteaptă încă să fie evaluat de comunitatea ştiinţifică, arată că biblioteca de gene umane continuă să fie în curs de dezvoltare, pe măsură ce caracteristici genetice, mai subtile, sunt detectate cu ajutorul progreselor tehnologice şi pe măsură ce avansarea cercetărilor continuă descoperă lacune şi erori anterioare, legate de înţelegerea geneticii umane.
Specialistul în proteomică, Eric Deutsch, şi colegii săi de la Institutul american de Biologie a Sistemelor (ISB) au identificat acum un număr mare de fragmente de ADN care codifică proteine, căutând în datele genetice din 95.520 de experimente. Acestea includ studii care utilizează spectrometria de masă pentru a investiga proteine mici, precum şi cataloage de fragmente de proteine detectate de propriul nostru sistem imunitar.
În locul codurilor lungi şi bine cunoscute, care iniţiază citirea instrucţiunilor ADN pentru crearea proteinelor, indicând punctul de plecare al unei gene, aceste gene „întunecate” sunt precedate de versiuni mai scurte ceea ce a permis să fie trecute cu vederea.
În ciuda acestor părţi lipsă din secvenţele lor iniţiale, genele ncORF (non-canonical open reading frame/cadru deschis de citire necanonic) sunt încă utilizate ca şablon pentru a crea ARN, iar unele dintre acestea sunt apoi utilizate pentru a produce proteine mici cu doar câţiva aminoacizi. Studii anterioare au arătat că celulele canceroase conţin sute de astfel de proteine mici.
„Credem că identificarea acestor proteine ncORF, nou-confirmate, este extrem de importantă”, scrie echipa în recenta cercetare. Proteinele lor pot avea o relevanţă biomedicală directă, care se manifestă în interesul tot mai mare pentru ţintirea acestor peptide criptice prin imunoterapia cancerului, inclusiv terapii celulare şi vaccinuri terapeutice, spun oamenii de ştiinţă.
Unele dintre genele care codifică aceste peptide criptice sunt transpozoni care se deplasează prin genomul uman, inclusiv secvenţe inserate în organism de către virusuri.
Altele sunt ceea ce cercetătorii numesc aberante. De exemplu, unele dintre proteinele a căror existenţă este cunoscută din dovezile spectrometriei de masă au fost localizate vreodată doar în probe de cancer, astfel încât genele asociate acestora ar putea să nu aparţină în mod natural organismului uman.
„Astfel, rămâne posibil ca anumite peptide ncORF să reflecte proteine aberante a căror existenţă este considerată în afara contextului, cu proteomul canonic”, explică Deutsch şi echipa.
Din cele 7.264 de seturi ale acestor gene nou identificate, cercetătorii au constatat că cel puţin un sfert dintre acestea ar putea crea proteine. Acest lucru înseamnă cel puţin 3.000 de noi gene codificatoare de peptide care trebuie adăugate la genomul uman, iar echipa suspectează că mai există zeci de mii, toate ratate de tehnicile proteomice folosite anterior.
„Nu în fiecare zi ai ocazia să te lansezi pe o direcţie de cercetare şi să spui: S-ar putea să avem o nouă clasă de ţinte de medicamente pentru pacienţi”, a declarat John Prensner, neurooncolog la Universitatea din Michigan, într-un articol publicat luni, în revista Science.
Instrumentele dezvoltate de echipă vor ajuta alţi cercetători să continue să descopere mai multă materie genetică întunecată.
Această cercetare a fost publicată online pe bioRxiv şi aşteaptă să fie evaluată de către comunitatea ştiinţifică de specialitate.
Impact potenţial asupra tratamentului cancerului
Aceste gene întunecate pot oferi noi căi pentru terapiile împotriva cancerului. Cercetătorii subliniază că micile proteine produse de aceste gene ar putea fi ţintite în imunoterapie, oferind speranţe pentru tratamente mai eficiente a cancerului. Identificarea acestor proteine marchează un pas înainte semnificativ în medicina personalizată.
Genele nou descrise şi produsele lor ar putea schimba aspecte ale biologiei umane şi ar putea accelera descoperirile medicale. De exemplu, o genă nou descoperită produce o proteină miniaturală care pare esenţială pentru un cancer pediatric.
„Dacă nu ştim care sunt proteinele din proteomul întunecat şi cum contribuie acestea, capacitatea noastră de a trata bolile va fi limitată”, spune Alan Saghatelian, un biolog chimist de la Institutul Salk pentru Studii Biologice care nu a fost implicat în noua cercetare.
Direcţii viitoare în cercetarea genetică
Pe măsură ce oamenii de ştiinţă continuă să exploreze genomul uman, potenţialul de descoperire a mai multor gene întunecate rămâne ridicat. Aceste cercetări deschid noi căi pentru înţelegerea bolilor genetice şi dezvoltarea de terapii ţintite. Ce alte secrete ar mai putea ascunde ADN-ul nostru, rămâne o întrebare deschisă?
Şase concluzii esenţiale ale cercetării:
- Genele întunecate pot avea legătură cu cancerul şi bolile autoimune.
- Genomul uman permite noi descoperiri pe măsură ce tehnologia avansează.
- Genele ncORF produc proteine mici, semnificative.
- Identificarea transpozonilor şi a genelor aberante.
- Noile gene care codifică peptide ar putea fi ţinte ale medicamentelor.
- Instrumentele de cercetare vor contribui la descoperirile viitoare.
