TÜ bioinformaatikute uudne tarkvara aitab mõista kaasasündinud haiguste põhjuseid ({{commentsTotal}})

Autor/allikas: lirrienne/Creative Commons

Kas pruunid silmad, lokkis juuksed või kõverad varbad päris võsuke emalt või isalt, oskab arvata iga vanaema. Ent kui tervetel vanematel sünnib autismi, vaimse arengu mahajäämusega või mõne muu päriliku haigusega järglane, ei oska targemadki geneetikud täpselt öelda, miks haigus tekkis ja kui suure tõenäosusega ohustab sama häda nende järgmisi lapsi.

Nüüd aitavad nendele küsimustele vastata Tartu ülikooli doktorandi Priit Palta keerulised rehkendused, mille mainekas teadusajakiri Plos One hiljuti avaldas.

Sündides on inimesel kõigist geenidest kaks koopiat – üks emalt saadud kromosoomi peal ja teine isalt saadud kromosoomi peal. Kokku on inimesel 23 kromosoomipaari. Nii on uus elu võimalik tänu rakkude võimele enda kromosoomides olevaid DNA molekule täpselt kopeerida ja edasi anda. Ent kopeerimisel juhtub alati nii suuremaid kui väiksemaid vigu. Seega, kuigi iga inimene on geneetiliselt justkui oma vanemate koopia, on temas alati ka midagi uut: midagi sellist, mida tema vanemates ei olnud.

Niisiis, iga kromosoom koosneb mitmest kromosoomi lõigust ehk DNA jupikesest – geene sisaldavatest järjestustest, mida peaks alati olema kaks koopiat. Kuid mõnikord on nii, et mõnel inimesel on mõnda jupikest rohkem ja teisel ei pruugi seda üldse olla. Umbes nii selgitas pärilikkust ja enda teadustöö sisu oma uudishimulikule vanaemale Palta, kes pärast Tartu ülikooli õppis geneetikat ka Inglismaal Cambridge’is asuvas Sangeri Instituudis ja töötab nüüd juba mõnda aega Helsingi ülikoolis.

Omasuguste seas räägib Palta samast asjast kasutades mõisteid DNA koopiaarvu varieerumine, duplikatsioonid (DNA lõikude mitmekordistumine) ja deletsioonid (DNA lõikude kadumine). Kõigest sellest sõltub üks osa inimestevahelisest normaalsest varieeruvusest: ühel on sinised, teisel helesinised ja kolmandal pruunid silmad. Ent DNA koopiaarvu suuremaid muutusi genoomis seostatakse ka erinevate geneetiliste haigustega.

Kellelt pärineb viga genoomis?

Seni võimaldasid olemasolevad arvutiprogrammid sellised DNA koopiaarvu variandid üles leida. Ent Palta loodud algoritm suudab perekonna geeniproove analüüsides esimest korda täpselt öelda ka seda, kas genoomi kopeerimisel tekkinud viga, see tähendab geenikoopia kordistamine või kaotsiminek, on tulnud koos emalt või isalt saadud kromosoomiga. Nii saavad teadlased haigusseoselisi koopiaarvu variatsioone paremini uurida.

“Kui seni on seoses erinevate haigustega koopiaarve analüüsides arvesse võetud vaid seda, mitu koopiat mingit teatud geeni haigel on, siis meie uue programmiga on võimalik vaadata ka iga koopiaarvu variandi sees oleva geneetilise materjali järjestust. See on oluline, kuna kõik geenivariandid ei ole haigustega seotud. Näiteks võib olla nii, et kahel inimesel on sama geen duplitseeritud olekus, ent ühel neist on selline lisakoopia, mis loob soodumuse haiguse väljakujunemiseks, ja teisel on lisakoopia, mis seda ei tee,” rääkis Priit Palta.

Seega, kui seni on seostatud pärilikke haigusi vaid geenide muutunud koopiaarvuga, siis Palta kinnitab, et tõenäoliselt tuleks arvesse võtta ka täpset DNA järjestust selliste muutuste iga geenikoopia sees.

Joonisel on näidatud neljaliikmelise perekonna ühe koopiaarvu muutuse piirkond koos selle perekonna analüüsitud geenikiibi andmetega. Esimene laps on nii emalt kui isalt pärinud normaalse, st. uuritud geeni juures ühte koopiat sisaldanud kromosoomid. Teine laps on isalt pärinud normaalse, st. ühte geenikoopiat sisaldava kromosoomi ja emalt koopiaarvu muutust (duplikatsiooni) kandva kromosoomi. (Allikas: Priit Palta)

Praktiline vajadus

Sellise programmi loomise peale, mis seda teha võimaldab, tuli Palta, kui tegi koostööd molekulaarse biotehnoloogia professor Ants Kure töörühmaga. Rühm uuris vaimse arengu mahajäämusega patsiente. Vaadates perekonna andmeid, tekkis neil tihti küsimus, kummalt vanemalt üks või teine DNA koopiaarvu muutus pärineb. Viimast on oluline teada sellepärast, et tihti oleneb sellest haiguse avaldumine või soodumus: näiteks mõnel juhul ei pruugi emalt tulev variant haigusega soetud olla.

“Vaimse arengu mahajäämusega laste puhul, nagu ka teiste pärilike haiguste puhul, on vanematele sageli oluline mõista, miks laps haige on. Meie algoritm aitab seda teha. Vastasel korral on oht, et vanemad hakkavad süüdistama ennast, et nad on midagi valesti teinud,” sõnas Palta juhendaja TÜ bioinformaatika professor Maido Remm. “Vanemate koopiaarvu profiile analüüsides aitab meie tarkvara vastata ka küsimusele, kas geneetilise haigusega sündinu oli juhus või mitte ja kui suure tõenäosusega võivad sarnase või mõne muu häirega tulla nende vanemate järgmised lapsed.”

“Kui on teada, mitu koopiat ühte või teist geeni tuli lapsele emalt või isalt, oskavad arstid tulevikus ka selliste koopiaarvu muutuste põhjuseid ja tagajärgi vanematele paremini selgitada. Meie neid otsuseid ei tee, ent kui on teada, et vaimse mahajäämusega seostatud geen on kas osaliselt katki või lausa täielikult deleteerunud nii ühel ema kui ka ühel isa kromosoomil, siis ilmselt oleks see nendele last planeerivatele vanematele tõsine mõttekoht,“ lisas Palta.

Enne, kui uudsest tarkvarast oleks kasu diagnostikas, peaksid teadlased seda kasutades looma esmalt fundamentaalsed teadmised, kuidas erinevad geeni koopiate variandid täpselt mingite haigustega seotud on. “Me oleme loonud ainulaadse vundamendi, mille peale on võimalik edasi ehitada nii puhtteaduslikke kui ka kliinilisi uuringuid, kuid see kõik võtab aega.”

Sellise arvutiprogrammi väljatöötamiseks analüüsis doktorant nelja aasta jooksul nii aafriklaste kui ka Tartu ülikooli Eesti geenivaramus olevate perekondade geeniproove. “See on esimene ja seni ainuke teadustöö, mis kasutas Eesti geenivaramus olevate perekondade andmeid. Varasemad geenivaramu uuringud on olnud üksikute indiviidide tasemel,” täpsustas Maido Remm.



AASTA ÕPETAJA GALA
Haridus- ja teadusministeerium tunnustab 7. oktoobril aasta õpetaja galal "Eestimaa õpib ja tänab" neid haridustöötajaid, kes annavad teistele oma tehtud tööga eeskuju. ERR Novaator tutvustab järgmise kuu aja jooksul lugejatele kõigi kategooriate nominente.
kõik eesti teaduse hindamisraportist
Püüa vaadata oma riiete kapi sisule nagu sõpruskonnale.

Facebookil ja riidekapil pole palju vahet

Inimeste kalduvus koguda Facebooki sõpru nagu riideid riidekappi, võib kohati kurjalt kätte maksta ja mõjutada isegi kohtuprotsessi tulemusi, leiab R2 tehnikakommentaaris Kristjan Port.

ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: