Northwestern Üniversitesi araştırmacıları ve 4D Nucleome Project, insan DNA'sının fiziksel yapısının insan biyolojisini nasıl etkilediğini anlamak amacıyla, genomun üç boyutlu organizasyonunun zaman ve uzaydaki en detaylı haritalarını ortaya koydu. Nature dergisinde yayımlanan bu çığır açan çalışma, genlerin hücreler işlev görürken ve bölünürken nasıl etkileşime girdiğini, katlandığını ve yeniden konumlandığını kapsamlı bir şekilde gösteriyor. Genomun üç boyutlu olarak nasıl katlandığını ve yeniden düzenlendiğini anlamak, hücrelerin nasıl çalıştığını kavramak için hayati önem taşıyor.
Araştırmacılar, insan embriyonik kök hücreleri ve fibroblastlar üzerinde geniş bir genomik teknoloji yelpazesi kullanarak birleşik bir veri seti üretti. Bu sayede, hücre tipine göre 140.000'den fazla kromatin döngüsü, kromozomal alanların kapsamlı sınıflandırmaları ve tek hücre düzeyinde tüm genomların yüksek çözünürlüklü 3 boyutlu modelleri belirlendi. Bu haritalar, genom mimarisinin hücreden hücreye nasıl değiştiğini ve bu varyasyonların transkripsiyon ve DNA replikasyonu gibi temel süreçlerle nasıl ilişkili olduğunu gözler önüne seriyor. Ayrıca, genomun diziliminden yola çıkarak nasıl katlanacağını tahmin edebilen hesaplamalı araçlar geliştirildi. Bu ilerleme, genetik varyantların (hastalıklarla ilişkili olanlar dahil) 3 boyutlu genom mimarisini nasıl değiştirebileceğini karmaşık deneylere gerek kalmadan tahmin etme potansiyeli sunarak patojenik mutasyonların keşfini hızlandırabilir.
Çalışma aynı zamanda, hiçbir tek teknolojinin genomun 4 boyutlu yapısını tam olarak yakalayamayacağını kabul ederek, kullanılan yöntemlerin yeteneklerini ve sınırlamalarını değerlendirdi. Kapsamlı karşılaştırmalı analizler sayesinde, araştırmacılar döngüleri, alan sınırlarını veya nükleer konumlandırmadaki ince farklılıkları tespit etmek için hangi testlerin en uygun olduğunu belirleyerek, gelecekte benzer soruları takip edecek bilim insanları için bir yol haritası sağladı.
Bu çalışma, genlerin hücre içindeki fiziksel düzenlenişinin işlevlerini nasıl etkilediğine dair çığır açan bir anlayış sunarak hastalıkların teşhis ve tedavisi için yeni yollar açabilir.