Struktury v DNA ovlivňují rakovinu a stárnutí

Na začátku letních prázdnin jsem získala prestižní grant od Lister Institutu Preventivní Medicíny, který mi nejen umožnil zkoumat DNA kvadruplexy v laboratoři genomiky, ale také odprezentovat výsledky své práce na konferenci v Oxfordské univerzitě.

Marcova patnáctičlenná chemicko-biologická skupina se dala dohromady před necelými pěti lety, avšak její členové již mají na kontě řadu ocenění ze světových konferencí, i mnoho hodnotných publikací. „Jde mi ale především o to,“ usmívá se Marco, „aby byl ve skupině skvělý kolektiv lidí, kteří spolupracují jako tým a navzájem si pomáhají, líbilo se jim tu a věnovali se tomu, co je baví.“ A skvělý kolektiv a atmosféra z Marcovy skupiny opravdu sálají – poznala jsem to na pravidelných setkáních v londýnském pubu, výletech do přírody nebo během „journal-clubs“, kde kolegové probírají poslední články z oboru nebo to jak nové poznatky aplikovat ve vlastním výzkumu. Na seminářích pak každý prezentuje svá poslední data a může požádat ostatní kolegy o radu, pokud něco nefunguje. Vzhledem k tomu, že Marcova skupina je složena z biologů i chemiků, týkají se výzkumné projekty třeba syntézy nového linkeru pro CRISPRu Cas selektivního na DNA kvadruplexy nebo mapování kvadruplexů v genomu buněk rakoviny vaječníků.

V průběhu léta jsem pracovala s post-doc vědkyní Silvií, která se po zakončení doktorského studia na univerzitě v Cambridge rozhodla dál rozvíjet svůj doktorský projekt. Zkoumaly jsme výskyt DNA kvadruplexů v genomu hlístice C. elegans a také rychle stárnoucích lidských buněk CSB.

Schéma DNA kvadruplexů

Nikdo předtím nemapoval výskyt DNA kvadruplexů v C. elegans pomocí nové genomické metody Cut’N’Tag. Celé dva měsíce jsme tudíž strávily optimalizací metody, což se promítlo do desítek hodin mletí červíků, abychom získaly ideální buněčný materiál. Vyzkoušely jsem i různé druhy zkumavek, jelikož i typ plastu ovlivňoval výsledky. Metoda nakonec fungovala, ovšem sekvenování DNA z  experimentu stále probíhá, a tak zatím data z výzkumu nemohu zpracovávat.

Analýza dat je umění samo o sobě, a řada výzkumných skupin najímá vědecké pracovníky, kteří se věnují čistě bioinformatice a analýze dat. S pomocí Marcovy PhD studentky Gem a několika online kurzů od katedry bioinformatiky z Harvardské univerzity jsem se naučila analyzovat data sama.

Celá analýza probíhá v univerzitním výpočetním klastru, který využívá frontový systém. V praxi to znamená znalost Linuxu a psaní skriptů. Také je třeba znát jednotlivé algoritmy, které jsou schopny přiřadit naše data k referenčnímu genomu, odfiltrovat zduplikované části genů, odstranit primery potřebné při sekvenaci, a také vyhodnotit lokaci jednotlivých DNA kvadruplexů v genech. Žádnou analýzu nelze dokonale provést bez detailní znalosti laboratorního experimentu, na základě nějž se pak upravuje postup zpracování dat. Data z již zmíněného Cut’N’Tag a z obdobného experimentu s RNA nám pak umožní zjistit nejen kdy a v jakých genech se kvadruplexy nacházejí, ale také jaký mají celkový vliv na stav buňky.

Samotný laboratorní (optimalizovaný) experiment zabere 4 pracovní dny. Poté se čeká několik dnů až týdnů na výsledky DNA sekvenování, a analýza dat zabere několik dalších pracovních dnů. Kvůli délce trvání celého procesu, a také ceně materiálu potřebného k experimentu, je třeba se při každém kroku ujistit, že opravdu funguje. Jestliže nefunguje, je třeba se vrátit na začátek a systematicky zkoušet měnit metodu či podmínky měření. Molekulární biologové musejí být trpěliví a pečliví.

O našem výzkumu jsem měla možnost pohovořit s profesory a vedoucími skupin z celé Velké Británie na konferenci na univerzitě v Oxfordu, v Corpus Christi College. Konference trvala dva dny, a vyslechla jsem si během ní přednášky vědců z Lister Fellow – chemiků, biologů, biochemiků a lékařů. Také jsem se tam seznámila s ostatními studenty, kteří letos získali Lister stipendium.

Byla to opravdu jedinečná zkušenost, moc jsem se na stáži naučila a děkuji Marcovi a ostatním členům skupiny za velkou podporu. Také děkuji Nadaci The Kellner Family Foundation, bez jejíž finanční podpory bych v Británii nemohla studovat.