Jeden z nejmenších lidských chromozomů, mužský pohlavní chromozom Y, je posledním, který byl plně zmapován. Podařilo se to více než stočlennému vědeckému týmu, který tvořili experti z celého světa. Výsledky své práce vědci popsali ve studii publikované tento týden v časopisu Nature.

Jejich výzkum odhaluje klíčové detaily, které by mohly poskytnout jasnější obraz o roli, kterou tento chromozom hraje ve specifickém mužském vývoji, plodnosti a v geneticky podmíněných onemocněních, jakým je třeba rakovina.

Velká lidská skládanka

Chromozom Y je nositelem genu SRY (sex-determining region Y), který kóduje protein podporující vývoj varlat a blokuje vývoj ženských orgánů, jako jsou děloha a vejcovody. V roce 2003 ho genetici částečně sekvenovali v projektu Human Genome, jehož výsledkem byl první návrh lidského genomu.

Jenže chromozom Y má složitou strukturu obsahující mnoho dlouhých, opakujících se sekvencí DNA. Dosud byla známa méně než polovina jeho sekvencí.

Nyní se vědcům podařilo chromozom sestavit s využitím kombinace nejmodernějších technologií sekvenování DNA a strojového učení i poznatků získaných při sekvenování dalších 23 lidských chromozomů. Odborníci zjistili, že chromozom Y obsahuje 62 460 029 párů bází DNA, což jsou páry „písmen“, které tvoří příčky žebříčku DNA.

Odhalili také 43 neznámých genů, mezi nimi strukturu genů, o které předpokládají, že hraje významnou roli v růstu a fungování mužského reprodukčního systému a v regulaci spermií.

Nové poznatky ukazují, že velikost a struktura chromozomu Y se u mužů výrazně liší.

„Když jsme dávali genom dohromady, nemohli jsme sekvenovat celý chromozom najednou, ale jen jeho malé kousky. A pak jsme všechno znovu sešili… A stejně jako při rekonstrukci skládačky jsou vždy nejtěžší ty opakující se části, které vypadají stejně. Ty jsme si nechali až na konec,“ cituje magazín Live Science Adama Phillippyho, výzkumného pracovníka amerického Národního ústavu pro výzkum lidského genomu, který se na výzkumu podílel.

A co s tím?

Výzkum koordinovalo konsorcium Telomere-to-Telomere, jež v roce 2022 stálo za odhalením kompletní sekvence lidského genomu. Výzkumníkům umožní pustit se do identifikace genetických variací, které by mohly ovlivnit vývoj některých nemocí. Měl by také urychlit vývoj personalizované medicíny, tedy léčbu na míru, která zohledňuje škálu vlastností pacienta.

„Nyní, když máme kompletní sekvenci chromozomu Y, můžeme odhalit a prozkoumat četné genetické variace ovlivňující lidské vlastnosti a nemoci způsobem, o kterém jsme dříve mohli jen snít,“ píše k výsledkům výzkumu v časopise Nature jeho vedoucí Dylan Taylor, genetik z univerzity Johnse Hopkinse v americkém Marylandu.

Vědci chtějí nové výsledky zapracovat do předchozích studií, které se zabývaly primáty. Tento postup umožní prozkoumat chromozom Y ještě hlouběji.

Při tom by mohli objevit klinicky významné geny schopné ovlivnit léčbu rakoviny slinivky břišní nebo jiných onemocnění.

„Dokončili jsme schéma zapojení všech genetických spínačů, které se aktivují prostřednictvím chromozomu Y. Mnohé z nich mají zásadní význam pro genetický příspěvek k vývoji muže. Jsme v bodě, kdy vědci mohou začít tuto mapu používat… Dříve jsme byli slepí k různým částem genomu a různým mutacím, ale nyní, když vidíme celý genom, doufáme, že můžeme přidat nové poznatky ke genetice mnoha různých onemocnění,“ říká Michael Schatz, profesor biologie a onkologie na Univerzitě Johnse Hopkinse.

Výzkumníci však upozorňují, že od získání genomu k vývoji, schválení a zavedení nějakého druhu terapie vede dlouhá cesta.