Avanços na Pesquisa do Genoma Humano: T2T-CHM13
O T2T-CHM13 melhora a pesquisa genética e a compreensão da saúde e das doenças.
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Índice
- O que é T2T-CHM13?
- A Importância da Metilação do DNA
- O Impacto do T2T-CHM13 nos Estudos de Metilação do DNA
- Pangenomas e Diversidade Genética
- Referências de Pangenoma e Seus Benefícios
- Avanços na Pesquisa de Metilação do DNA Usando T2T-CHM13
- Diferenças nas Metodologias para Estudar a Metilação do DNA
- Descobertas em Estudos de Câncer
- Desafios de Usar Genomas de Referência Antigos
- O Papel das Matrizes de Metilação do DNA
- A Importância de Dados Confiáveis
- Expandindo as Capacidades de Pesquisa
- Direções Futuras na Pesquisa Genética
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
O estudo da genética e como isso se conecta à saúde e doenças tá ficando mais avançado com referências de genoma melhoradas. Um recurso novo importante é uma montagem completa do genoma humano conhecida como T2T-CHM13. Essa nova montagem conserta muitos erros cometidos em versões anteriores e adiciona um monte de nova informação genética. Com isso, os pesquisadores conseguem estudar melhor as mudanças genéticas e seus efeitos na saúde.
O que é T2T-CHM13?
T2T-CHM13 é um genoma de referência que representa a sequência completa de DNA de um humano. Ele preenche lacunas e corrige erros encontrados em versões anteriores do genoma humano, que eram incompletas. Essa montagem fornece uma visão mais precisa da genética humana, que é super útil para cientistas que trabalham em pesquisa genética.
Metilação do DNA
A Importância daA metilação do DNA é um processo onde grupos químicos pequenos são adicionados ao DNA, afetando como os genes são ativados ou desativados. Isso pode ter um papel significativo em vários processos biológicos, incluindo desenvolvimento, resposta ao ambiente e desenvolvimento de doenças. Certas áreas do genoma são mais suscetíveis a essa mudança, o que pode oferecer insights de como os genes são regulados em diferentes tipos de tecidos.
O Impacto do T2T-CHM13 nos Estudos de Metilação do DNA
Com o genoma T2T-CHM13, os pesquisadores notaram um aumento no número de locais de metilação do DNA que podem ser estudados efetivamente. Essa nova referência permite um mapeamento melhor desses locais, levando a uma compreensão mais clara de como mudanças nos padrões de metilação estão ligadas a doenças, como o câncer.
Pangenomas e Diversidade Genética
Embora o T2T-CHM13 ofereça uma visão melhor do genoma humano, os cientistas reconheceram que um único genoma não consegue captar a ampla variedade encontrada na genética humana. Essa realização levou ao desenvolvimento de pangenomas, que representam os genomas de diferentes indivíduos. Combinando dados de vários genomas humanos, os pesquisadores conseguem criar uma visão mais abrangente da diversidade genética.
Referências de Pangenoma e Seus Benefícios
A referência do pangenoma humano inclui vários genomas individuais, o que permite que os cientistas vejam como as diferenças genéticas afetam características e doenças. Isso é crucial para entender problemas de saúde específicos de populações e pode melhorar a eficácia dos tratamentos médicos.
Avanços na Pesquisa de Metilação do DNA Usando T2T-CHM13
Pesquisas mostraram que usar o T2T-CHM13 melhora a capacidade de identificar mudanças na metilação do DNA em diferentes tipos de células. Os cientistas realizaram estudos que indicam que essa referência permite detectar mais locais de metilação comparado a versões mais antigas do genoma. Mais importante ainda, isso significa que os pesquisadores podem encontrar conexões entre padrões de metilação e doenças de forma mais eficaz.
Diferenças nas Metodologias para Estudar a Metilação do DNA
Os estudos de metilação do DNA costumam usar diferentes técnicas, como sequenciamento bisulfito de genoma inteiro e sequenciamento bisulfito de representação reduzida. O T2T-CHM13 trouxe resultados mais precisos nessas metodologias, ajudando a reduzir erros relacionados à ligação de sondas e especificidade. Essa precisão é essencial para tirar conclusões válidas das pesquisas.
Descobertas em Estudos de Câncer
Pesquisadores aplicaram o T2T-CHM13 em estudos de diferentes tipos de câncer, incluindo câncer de colo. Comparando padrões de metilação em tumores versus tecidos normais, eles descobriram mais locais de DNA que estão significativamente associados ao câncer. Isso tem implicações para identificar biomarcadores potenciais para detecção precoce e estratégias de tratamento.
Desafios de Usar Genomas de Referência Antigos
Genomas de referência mais antigos tinham lacunas e imprecisões que poderiam levar a interpretações erradas na pesquisa genética. O uso do T2T-CHM13 é um avanço para lidar com esses problemas, já que oferece uma estrutura mais completa e precisa para entender a genética humana.
O Papel das Matrizes de Metilação do DNA
As matrizes de metilação do DNA são ferramentas amplamente utilizadas que medem a quantidade de metilação em locais específicos do genoma. Essas matrizes dependem de genomas de referência para um mapeamento preciso. Usando o T2T-CHM13, os pesquisadores conseguiram identificar sondas mais confiáveis, que são críticas para garantir a validade dos resultados obtidos com essas matrizes.
Dados Confiáveis
A Importância deAo realizar estudos sobre metilação do DNA, é crucial ter dados que reflitam com precisão a relevância biológica das descobertas. Com o T2T-CHM13, os pesquisadores podem ter mais confiança em suas análises, melhorando a qualidade das conclusões tiradas de seus experimentos.
Expandindo as Capacidades de Pesquisa
A introdução do T2T-CHM13 e do pangenoma humano abriu novas portas para a pesquisa. Os cientistas agora têm ferramentas melhores para explorar a diversidade genética e suas implicações para a saúde e doenças. Isso pode levar a abordagens mais personalizadas em medicina e saúde pública.
Direções Futuras na Pesquisa Genética
À medida que mais pesquisadores começam a adotar o T2T-CHM13 e referências de pangenoma humano, o potencial para descobertas revolucionárias na pesquisa genética aumenta. O desenvolvimento contínuo de ferramentas bioinformáticas para analisar essas referências deve melhorar ainda mais as capacidades de pesquisa.
Conclusão
Os avanços nas referências do genoma humano, especialmente o T2T-CHM13 e o pangenoma humano, estão transformando a pesquisa genética. Esses recursos oferecem aos pesquisadores ferramentas melhores para investigar as complexidades da genética humana, especialmente em relação à saúde e doenças. Ao entender e utilizar essas melhorias, o campo da genética está preparado para um crescimento significativo, o que pode levar a novas descobertas sobre a saúde humana.
Título: Complete Reference Genome and Pangenome Expand Biologically Relevant Information for Genome-Wide DNA Methylation Analysis Using Short-Read Sequencing and Array Data
Resumo: BackgroundThe new complete telomere-to-telomere human genome assembly, T2T-CHM13, and the first draft of the human pangenome reference provide unique opportunities to update the reference genome for epigenetics investigations and clinical research. However, it is largely unclear how these reference genome updates may impact DNA methylation (DNAm) analysis. ResultsCompared to the previous GRCh38 assembly, we found an average increase of 7.4% (range 5.4%-9.9% across samples and sequencing methods) in the number of CpGs genome-wide using T2T-CHM13 with data from four commonly used short-read sequencing DNAm profiling methods. The increase in number of CpGs facilitated discovery of 88 new differentially methylated CpGs within cancer driver genes in an epigenome-wide association study (EWAS) of colon cancer. Further, by aligning probe sequences from the commonly used and recently released Illumina DNAm arrays to T2T-CHM13 and GRCh38, we showed the enhanced utility of T2T-CHM13 for evaluation of potential probe cross-reactivity (i.e., where probes match multiple regions) and mismatch (i.e., where probes do not perfectly match the target region), resulting in the identification of new and more reproducible sets of unambiguous probes (i.e., probes uniquely mapping to the target region) (HM450K, n = 430,719; EPIC, n = 777,491; EPICv2, n = 859,216). In EWASs of 24 cancer types, an average of 945 additional differentially methylated CpG sites were identified in the new unambiguous probe set rather than in the GRCh38-based unambiguous probe set, with enrichments in cancer driver genes and cancer signaling pathways. Moreover, the pangenome called 4.5% more CpGs on average in short-read sequencing data than T2T-CHM13 and identified cross-population and population-specific unambiguous probes in DNAm arrays, owing to its improved representation of genetic diversity. These additional CpGs were overlapped with the promoters and gene bodies of various biologically and medically relevant genes and pangenome-based unambiguous probes can potentially facilitate the discovery of DNAm alterations in more than 200 cancer driver genes in each cancer type. ConclusionsUse of T2T-CHM13 and pangenome references can benefit epigenome-wide association studies by including CpGs previously unobserved in short-read sequencing data and by improving the identification of unambiguous probes for DNAm arrays, thus expanding biologically relevant information. This study highlights the practical applications of T2T-CHM13 and pangenome for genome biology and provides a basis for expansion of epigenetics investigations.
Autores: Keegan Korthauer, Z. Dong, J. Whitehead, M. Fu, J. L. MacIsaac, D. H. Rehkopf, L. Rosero-Bixby, M. S. Kobor
Última atualização: 2024-10-11 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.07.617116
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.07.617116.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
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Ligações de referência
- https://github.com/functionalepigenomics/Illumina_Infinium_HumanMethylation_BeadChips_A
- https://github.com/functionalepigenomics/Illumina_Infinium_HumanMethylation_BeadChips_Annotation
- https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/
- https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/trim_galore/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCF_000001405.39/
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- https://www.ebi.ac.uk/arrayexpress/
- https://github.com/vgteam/vg/
- https://github.com/human-pangenomics/hpp_pangenome_resources7
- https://s3-us-west-2.amazonaws.com/human-pangenomics/index.html?prefix=T2T/CHM13/assemblies/variants/1000_Genomes_Project/chm13v2.0/unrelated_samples_2504/