Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Kemajuan Utama Memungkinkan Studi Mutasi Genetik di Jaringan Apa Pun

Untuk pertama kalinya, para ilmuwan dapat mempelajari perubahan dalam DNA jaringan manusia mana pun, mengikuti resolusi tantangan teknis yang telah berlangsung lama oleh para ilmuwan di Wellcome Sanger Institute. Metode baru, yang disebut sekuensing nanorate (NanoSeq), memungkinkan untuk mempelajari bagaimana perubahan genetik terjadi pada jaringan manusia dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya.

IMAGES

Gambar: 3.bp.blogspot.com

Studi yang diterbitkan hari ini (28 April) di Nature , mewakili kemajuan besar untuk penelitian kanker dan penuaan. Menggunakan NanoSeq untuk mempelajari sampel darah, usus besar, otak dan otot, penelitian ini juga menantang gagasan bahwa pembelahan sel adalah mekanisme utama yang mendorong perubahan genetik. Metode baru ini juga diharapkan memungkinkan para peneliti mempelajari efek karsinogen pada sel sehat, dan melakukannya dengan lebih mudah dan dalam skala yang jauh lebih besar daripada yang mungkin dilakukan hingga saat ini.

Jaringan dalam tubuh kita terdiri dari sel yang membelah dan tidak membelah. Sel induk memperbarui dirinya sendiri sepanjang hidup kita dan bertanggung jawab untuk memasok sel yang tidak membelah untuk menjaga tubuh tetap berjalan. Sebagian besar sel dalam tubuh kita tidak membelah atau jarang membelah. Mereka termasuk granulosit dalam darah kita, yang diproduksi dalam milyaran setiap hari dan hidup untuk waktu yang sangat singkat, atau neuron di otak kita, yang hidup lebih lama.

Perubahan genetik, yang dikenal sebagai mutasi somatik, terjadi di sel kita seiring bertambahnya usia. Ini adalah proses alami, dengan sel memperoleh sekitar 15-40 mutasi per tahun. Sebagian besar mutasi ini tidak berbahaya, tetapi beberapa di antaranya dapat memulai sel menuju kanker.

Sejak munculnya sekuensing genom di akhir abad ke-20, para peneliti kanker telah mampu lebih memahami pembentukan kanker dan bagaimana mengobatinya dengan mempelajari mutasi somatik pada DNA tumor. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi baru juga memungkinkan para ilmuwan mempelajari mutasi pada sel induk yang diambil dari jaringan sehat.

Tetapi hingga saat ini, pengurutan genom belum cukup akurat untuk mempelajari mutasi baru pada sel yang tidak membelah, yang berarti bahwa mutasi somatik pada sebagian besar sel kita tidak mungkin diamati secara akurat.

Dalam studi baru ini, para peneliti di Wellcome Sanger Institute berusaha menyempurnakan metode pengurutan lanjutan yang disebut pengurutan dupleks1. Tim mencari kesalahan dalam data urutan dupleks dan menyadari bahwa mereka terkonsentrasi di ujung fragmen DNA, dan memiliki fitur lain yang menunjukkan kekurangan dalam proses yang digunakan untuk menyiapkan DNA untuk pengurutan.

Mereka kemudian menerapkan perbaikan pada proses persiapan DNA, seperti menggunakan enzim khusus untuk memotong DNA dengan lebih bersih, serta memperbaiki metode bioinformatika. Selama empat tahun, akurasi ditingkatkan hingga mencapai kurang dari lima kesalahan per miliar huruf DNA.

Dr Robert Osborne, alumnus Wellcome Sanger Institute yang memimpin pengembangan metode ini, mengatakan: "Mendeteksi mutasi somatik yang hanya ada di satu atau beberapa sel sangat menantang secara teknis. Anda harus menemukan satu perubahan huruf di antara puluhan dari jutaan huruf DNA dan metode pengurutan sebelumnya tidak cukup akurat. Karena NanoSeq hanya membuat beberapa kesalahan per miliar huruf DNA, kami sekarang dapat secara akurat mempelajari mutasi somatik pada jaringan apa pun. "

Tim mengambil keuntungan dari peningkatan kepekaan NanoSeq untuk membandingkan tingkat dan pola mutasi pada sel induk dan sel yang tidak membelah di beberapa jenis jaringan manusia.

Anehnya, analisis sel darah menemukan jumlah mutasi yang sama pada sel punca yang membelah secara perlahan dan sel progenitor yang membelah dengan lebih cepat2. Ini menunjukkan bahwa pembelahan sel bukanlah proses dominan yang menyebabkan mutasi pada sel darah. Analisis neuron yang tidak membelah dan sel yang jarang membelah dari otot juga mengungkapkan bahwa mutasi terakumulasi sepanjang hidup dalam sel tanpa pembelahan sel, dan dengan kecepatan yang sama dengan sel di dalam darah.

Dr Federico Abascal, penulis pertama makalah dari Wellcome Sanger Institute, mengatakan: "Sering diasumsikan bahwa pembelahan sel adalah faktor utama terjadinya mutasi somatik, dengan jumlah pembelahan yang lebih banyak menciptakan lebih banyak mutasi. Tetapi analisis kami menemukan bahwa sel darah yang telah membelah berkali-kali lebih banyak daripada yang lain menampilkan tingkat dan pola mutasi yang sama. Ini mengubah cara kita berpikir tentang mutagenesis dan menunjukkan bahwa mekanisme biologis lain selain pembelahan sel adalah kuncinya. "

Kemampuan untuk mengamati mutasi di semua sel membuka jalan baru penelitian kanker dan penuaan, seperti mempelajari efek karsinogen yang diketahui seperti tembakau atau paparan sinar matahari, serta menemukan karsinogen baru. Penelitian semacam itu dapat sangat meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana pilihan gaya hidup dan paparan karsinogen dapat menyebabkan kanker.

Manfaat lebih lanjut dari metode NanoSeq adalah relatif mudahnya pengambilan sampel. Alih-alih mengambil biopsi jaringan, sel dapat dikumpulkan secara non-invasif, seperti dengan mengikis kulit atau mengusap tenggorokan.

Dr Inigo Martincorena, penulis senior makalah dari Wellcome Sanger Institute, mengatakan: "Penerapan NanoSeq dalam skala kecil dalam penelitian ini telah membuat kami mempertimbangkan kembali apa yang kami pikir kami ketahui tentang mutagenesis, yang sangat menarik. NanoSeq akan juga membuatnya lebih mudah, lebih murah, dan tidak terlalu invasif untuk mempelajari mutasi somatik dalam skala yang jauh lebih besar. Daripada menganalisis biopsi dari sejumlah kecil pasien dan hanya dapat melihat sel induk atau jaringan tumor, sekarang kami dapat mempelajari sampel dari ratusan pasien dan amati mutasi somatik pada jaringan mana pun. "

Powered By NagaNews.Net