Nature dergisinde yayımlanan dört araştırma makalesi, insan hastalıklarının tarihsel kökenlerini ve genetik kalıntılarını araştırıyor. Bulgular, tarih öncesi insan çeşitliliği ve göçünün zengin tanımlarını ortaya koyarken, multipl skleroz (MS) için genetik riskteki artış için bir açıklama öneriyor.
Batı Avrasya’nın tarih öncesi insan gen havuzları, Avrupa ve Batı Asya’dan (Avrasya) 5.000 antik insan genomuna ilişkin en büyük veri setinden elde edilen verilerin analiz edildiği yeni bir araştırmayla daha önce görülmemiş derinlikte ortaya çıkarıldı.
Kopenhag Üniversitesi uzmanları tarafından yönetilen ve İngiltere, ABD, Almanya, Avustralya, İsveç, Danimarka, Norveç, Fransa, Polonya, İsviçre, Ermenistan, Ukrayna, Rusya, Kazakistan ve İtalya’daki üniversite ve müzelerden yaklaşık 175 araştırmacının katkılarını içeren uluslararası bir araştırma ekibi, sonuçları Nature dergisinin aynı sayısında yayınlanan dört makalede sundu.
Epidemiyoloji, evrimsel biyoloji, tıp, arkeoloji ve antik DNA ve bulaşıcı hastalıklar çalışmaları da dahil olmak üzere çok sayıda bilimsel alan çok sayıda araştırmacı tarafından temsil edilmektedir.
Yaklaşık 4.000 yıl öncesine kadar Avrupa’yı güneyde Karadeniz’den kuzeyde Baltık Denizi’ne kadar boydan boya geçen bir bariyerin muazzam genetik sonuçları. Bu bariyer kültür tarafından belirlenmiştir.
Tip 2 diyabet ve Alzheimer hastalığı gibi bir dizi hastalık için risk genlerinin Avrasya’daki dağılımının yaklaşık 5.000 yıl önceki önemli göç olaylarının ardından haritalandırılması.
Multipl sklerozun İskandinavya’da Güney Avrupa’ya göre iki kat daha yaygın olduğuna dair yeni bilimsel kanıtlar var ve bu durum eski göçlerle açıklanıyor.
Danimarka’da tek bir bin yıl içinde neredeyse tamamen gerçekleşen iki nüfus değişiminin haritalanması.
Avrupa ve Batı Asya’daki müze ve kurumlarla yapılan bilimsel bir işbirliği sayesinde, kemik ve dişler üzerinde yapılan çalışmalar, daha önce duyulmamış 5.000 antik insan genomu veri setini yeniden oluşturmayı başardı. Dizileme çalışmasını gerçekleştirmek için Illumina teknolojisi kullanıldı.
Örnekler, Mezolitik ve Neolitik, Bronz, Demir ve Viking dönemlerinin yanı sıra Orta Çağ da dahil olmak üzere çeşitli tarihsel dönemleri kapsıyor. Veri setinin en eski genomu yaklaşık 34.000 yıl önce yaşamış bir kişiye ait.
2018’de DNA veri seti fikrini ortaya atan Kopenhag Üniversitesi’nden üç profesör, antik insan genomları projesinin asıl amacının beyin hastalıkları araştırmalarında yeni bir hassas araç olarak Avrasya’dan 1.000 antik insan genomunu yeniden yapılandırmak olduğunu söylüyor:
- Projenin direktörü Cambridge Üniversitesi’nden Eske Willerslev;
- Danimarka’nın Başkent Bölgesi’nden Biyolojik Psikiyatri Enstitüsü’nün direktörü Thomas Werge;
- Rasmus Nielsen, ABD’de Berkeley Kaliforniya Üniversitesi’nde antik DNA’nın istatistiksel ve hesaplamalı analizi uzmanı
Beyin hastalıklarına ilişkin yeni tıbbi ve biyolojik bilgiler edinmek amacıyla, bu hastalıkların izlerini ve genetik evrimsel geçmişini mümkün olduğunca geriye giderek araştırmak için benzersiz bir antik genomik veri seti oluşturmak hedeflendi. Bu, diğer bilimsel alanlardan elde edilen verilerin antik DNA profillerinden toplanan bilgilerle birleştirilmesiyle başarılacaktı.
Üç bilim insanı başlangıçta Parkinson hastalığı, Alzheimer hastalığı ve multipl skleroz gibi nörolojik rahatsızlıkların yanı sıra şizofreni ve DEHB gibi ruhsal bozuklukları da araştırmaları için potansiyel adaylar olarak değerlendirdi.
Üç profesör daha sonra 2018 yılında Danimarka’nın önemli bir araştırma kurumu olan Lundbeck kurumundan benzersiz DNA veri setini derlemek için fon başvurusunda bulundu.
Daha sonra Lundbeck Vakfı GeoGenetics kurumu olarak adlandırılacak olan yeni inşa edilmiş bir kurum aracılığıyla Kopenhag Üniversitesi’nde koordine edilecek olan proje için 60 milyon DKK (yaklaşık 8 milyon Euro) değerinde beş yıllık bir araştırma fonu verildi.
“Lundbeck Vakfı 2018 yılında bu projeye büyük bir araştırma desteği verdi çünkü başarılı olması halinde, beyin bozukluklarının altında yatan genetik mimarinin zaman içinde nasıl değiştiğine dair yeni ve gelişmiş bir anlayışın önünü açacaktı. Beyin sorunları da bizim özel ilgi alanımız” diye açıklıyor Lundbeck Vakfı Araştırma Direktörü Jan Egebjerg.
Otizm, DEHB, şizofreni, bipolar bozukluk ve depresyon gibi ruhsal bozuklukların genetik ve çevresel nedenleri üzerine dünya çapında yapılan en büyük çalışmalardan biri olan iPYSCH konsorsiyumu da Lundbeck Vakfı tarafından desteklenmektedir. Amacı, bu bozukluklar için mümkün olduğunca doğru bir genetik risk profili oluşturmaktır.
Eski genomik veri koleksiyonu, büyük Danimarka iPYSCH işbirliğinden elde edilen kimliksizleştirilmiş genetik veriler ve Birleşik Krallık Biyobankasına kayıtlı 400.000 güncel bireyin DNA profilleri ile karşılaştırılarak Nature dergisinde yayınlanan bulgular doğrulanmıştır.
Profesör Werge’ye göre araştırma deneysel bir konsepte sahipti. “Amacımız, hastalık ve bozuklukların evrimine katkıda bulunan çevresel faktörler gibi konularda mümkün olduğunca çok şey öğrenmek için eski insan örneklerini toplamaktı. Bana göre, projenin Nature dergisinin dört parça halinde yayınlanmasını isteyecek kadar muazzam ve karmaşık boyutlara ulaşması oldukça sıra dışı.”
Profesör Willerslev, DNA verilerinin toplanmasının önemli lojistik engellere neden olduğunu söylüyor. “Avrasya bölgesindeki müzeler ve diğer kurumlara dağılmış olduğunu bildiğimiz arkeolojik insan dişi ve kemiği örneklerine erişmemiz gerektiği için birçok işbirliği anlaşması gerekiyordu.
Ancak, bunlar oluşturulduktan sonra, veri setinin 5.000’den fazla eski insan genomunu içerecek şekilde büyümesiyle işler gerçekten gelişti. Sonuçların hem doğruluğu hem de kullanışlılığı veri setinin miktarı sayesinde çok daha iyi hale geldi.”
Kopenhag Üniversitesi laboratuvarlarında Profesör Nielsen, antik diş ve kemiklerden elde edilen verilerin istatistiksel ve biyoinformatik çalışmalarını denetledi. Ayrıca, birçoğu kötü bir şekilde bozulmuş DNA’ya sahip olan muazzam miktarda veri ile çalışıyordu.
“Bu kadar çok eski genom daha önce hiç kimse tarafından incelenmemişti. Şimdi bu kadar büyük veri hacimlerini nasıl işleyeceğimizi bulmamız gerekiyordu. Sorun şu ki, ham verilerle çalışmak son derece zordu çünkü hatalarla dolu çok sayıda kısa DNA dizisi üretiyordu. Bu dizilerin daha sonra insan genomu içindeki uygun konumlarla doğru bir şekilde eşleştirilmesi gerekiyordu. Buna ek olarak, eski diş ve kemiklerdeki tüm mikroplardan kaynaklanan kontaminasyon sorunu da var.
Tamamlanmamış dört puzzle setini ve milyonlarca parçanın birbirine karıştığı bir yapbozu bir saat boyunca bulaşık makinesine koyduğunuzu düşünün.
Daha sonra her şeyi tekrar bir araya getirmek zor bir iştir. Profesör Nielsen şöyle diyor: “Tam da bu sorunu çözmek için algoritmalar geliştiren Lozan Üniversitesi’nden Dr. Olivier Delanau ile çalışmak başarımızın anahtarlarından biriydi.
Kısa süre sonra, bilim camiasında oldukça büyük bir antik insan genomu veri setinin bir araya getirilmekte olduğuna dair söylentiler dolaşmaya başladı. Profesör Werge, Willerslev ve Nielsen’e göre 2022’den bu yana ilgi son derece yüksek. Dünya çapındaki araştırmacılardan, özellikle de hastalıklar üzerinde çalışanlardan, genellikle tarihi DNA veri setini incelemek için erişim isteyen sorular alıyoruz.
Mevcut insan DNA verilerinin değerlendirmeleri ve çok sayıda diğer çalışma alanından gelen girdilerle eşleştirildiğinde, 5.000 genomdan oluşan devasa veri seti, dört Nature makalesinin de gösterdiği gibi, hastalıklar hakkında yeni bilgiler sunabilen hassas bir araç görevi görüyor.
Profesör Willerslev bunun başlı başına son derece şaşırtıcı olduğunu söyledi. Bu kadar büyük bir antik genomik veri seti, hastalık araştırmaları için çeşitli senaryolarda kuşkusuz faydalı olacaktır. Yeni bilimsel bulguların yayınlanmasıyla birlikte 5.000 genomluk veri setinden daha fazla veri aşamalı olarak tüm akademisyenlerin erişimine açılacak. Sonunda herkes tüm veri setine ücretsiz olarak erişebilecek.”
Kaynak: https://phys.org/news
