โครโมโซมในร่างกาย

แม้จะมีการวิจัยมากมาย แต่กลไกที่แน่นอนที่ทำให้เกิดอาการต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับดาวน์ซินโดรมยังคงเป็นเรื่องลึกลับ ตามสมมติฐานที่เรียกว่า "ความไม่สมดุลของปริมาณยีน" การมีอยู่ของโครโมโซมที่สาม 21 อาจมีอิทธิพลต่อการแสดงออกของยีนอื่นๆ ทั้งหมดในจีโนม นั่นคือสารพันธุกรรมพิเศษนี้อาจรบกวนกระบวนการถอดรหัสข้อมูลที่อยู่ในยีน ดังนั้นจึงไปปรับเปลี่ยนการทำงานของเซลล์ ตามสมมติฐานนี้ กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มได้พยายามจนถึงขณะนี้โดยไม่ประสบความสำเร็จ เพื่อระบุการเปลี่ยนแปลงของการแสดงออกของยีนภายในเซลล์ trisomic และเชื่อมโยงกับอาการที่พบในผู้ป่วย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากระดับของการแสดงออกของยีนส่วนใหญ่แตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะแยกแยะระหว่างการเปลี่ยนแปลงที่เชื่อมโยงกับ trisomy 21 และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากธรรมชาติระหว่างบุคคล เปรียบเทียบฝาแฝดที่เหมือนกัน ที่ UNIGE ทีมของ Stylianos Antonarakis มีโอกาสพิเศษในการตรวจสอบจีโนมของฝาแฝดที่เหมือนกัน 2 คู่ที่มีองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เหมือนกันทุกประการ ยกเว้นโครโมโซม 21 พิเศษที่มีอยู่ในหนึ่งในนั้น แท้จริงแล้ว ข้อผิดพลาดในการกระจายโครโมโซมคู่ที่ 21 อาจเกิดขึ้นระหว่างการแบ่งเซลล์ในช่วงแรกๆ หลังจากที่ไข่ที่ปฏิสนธิแล้วแยกออกเป็นสองส่วน ในการเปรียบเทียบระดับการแสดงออกของยีนระหว่างฝาแฝด นักวิจัยของ UNIGE ได้ใช้เทคโนโลยีการหาลำดับเบสความเร็วสูงและเครื่องมือเทคโนโลยีชีวภาพอื่นๆ ที่พัฒนาขึ้นภายใน Department of Genetic Medicine and Development หรือร่วมกับนักวิทยาศาสตร์ในเมือง Strasbourg, Barcelona, ​​Amsterdam และ Seattle พวกเขาสามารถกำจัดความแปรปรวนระหว่างบุคคลและระบุการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของยีนโดยเฉพาะเนื่องจาก trisomy 21 โครโมโซม ขนาดเล็ก ผลที่ตามมาที่ยิ่งใหญ่ นักวิจัยสังเกตเห็นว่าการแสดงออกของยีนที่อยู่ในโครโมโซมอื่นๆ ทั้งหมด (นอกโครโมโซมคู่ที่ 21) ถูกรบกวนในเซลล์ไตรโซมิก "เราประหลาดใจมากกับผลลัพธ์นี้" Audrey Letourneau ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยนี้อธิบาย "ดูเหมือนว่าโครโมโซมขนาดเล็กพิเศษนี้จะมีอิทธิพลอย่างมากต่อจีโนมทั้งหมด" โดยทั่วไปแล้ว โครโมโซมจะถูกแบ่งออกเป็นโดเมนที่มียีนที่มีระดับการผลิต RNA ค่อนข้างใกล้เคียงกัน RNA เป็นโมเลกุลที่ส่งข้อมูลที่อยู่ใน DNA ก่อนที่ข้อมูลนี้จะถูกแปลงเป็นโปรตีนที่มีการทำงานที่แม่นยำ ในแฝดที่มีกลุ่มอาการดาวน์ โดเมนบางครั้งมีการแสดงออกมากเกินไป และบางครั้งก็แสดงออกน้อยเกินไปเมื่อเทียบกับแฝดที่มีสุขภาพดี เมื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ของพวกเขากับข้อมูลที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้โดยกลุ่มวิจัยอื่น ๆ นักวิจัยของ UNIGE สังเกตว่าการจัดระเบียบโครโมโซมเฉพาะนี้มีความสัมพันธ์กับตำแหน่งดีเอ็นเอในนิวเคลียสของเซลล์ ดังนั้นโดเมนที่แสดงออกมากเกินไปในแฝดที่มีกลุ่มอาการดาวน์จึงสอดคล้องกับส่วนของ DNA ที่ทราบว่ามีปฏิสัมพันธ์กับนิวเคลียสรอบนอกเป็นหลัก การศึกษานี้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าตำแหน่งดีเอ็นเอในนิวเคลียสหรือลักษณะทางชีวเคมีของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนและดีเอ็นเอในเซลล์ไตรโซมิกถูกปรับเปลี่ยน ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในโปรไฟล์การแสดงออกของยีน Federico Santoni ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยนี้ ตั้งข้อสังเกตว่า "การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไม่เพียงแต่ส่งผลต่อโครโมโซม 21 เท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อจีโนมทั้งหมดด้วย การมีอยู่ประมาณ 1% ของสารพันธุกรรมพิเศษในเซลล์ไตรโซมิก ด้วยเหตุนี้จึงปรับเปลี่ยนการทำงานของจีโนมทั้งหมด และรบกวนสมดุลทั่วไปของการแสดงออกของยีน" "เราสามารถเปรียบเทียบกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้" ศาสตราจารย์อันโตนาราคิสกล่าวเสริม "แม้ว่าอุณหภูมิจะสูงขึ้นเพียงหนึ่งหรือสององศา ฝนจะตกน้อยลงมากในเขตร้อนและมากขึ้นในเขตอบอุ่น ดังนั้น สมดุลของสภาพอากาศโลกจึงอาจถูกรบกวนด้วยองค์ประกอบเล็กๆ" การศึกษานี้เปิดประตูสู่วิธีการใหม่ในการทำความเข้าใจกลไกระดับโมเลกุลที่อธิบายอาการของดาวน์ซินโดรม ทีมงานของ UNIGE จะทำการวิจัยต่อไปเพื่อทำความเข้าใจกลไกระดับโมเลกุล และเชื่อมโยงการแสดงออกของยีนที่หยุดชะงักนี้กับฟีโนไทป์ที่เกี่ยวข้องกับดาวน์ซินโดรม เป้าหมายสุดท้ายของงานวิจัยนี้คือการหาวิธีทำให้การแสดงออกของยีนของเซลล์ผิดปกติกลับคืนสู่สภาพปกติโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อแก้ไขความผิดปกติของเซลล์ในโรคนี้ ความก้าวหน้าในสาขานี้สามารถนำไปใช้กับโรคอื่น ๆ ที่มีความไม่สมดุลของจีโนม