Para peneliti telah menghasilkan peta paling detail sejauh ini tentang bagaimana DNA manusia melipat dan reorganisasi dalam tiga dimensi dan seiring waktu. Pekerjaan ini, yang dipimpin oleh ilmuwan di Universitas Northwestern sebagai bagian dari Proyek 4D Nucleome, menyoroti bagaimana arsitektur genom memengaruhi aktivitas gen dan risiko penyakit. Temuan, yang diterbitkan di Nature, dapat mempercepat penemuan mutasi genetik yang terkait dengan penyakit seperti kanker.
Dalam kemajuan signifikan untuk genetika, ilmuwan di Universitas Northwestern, yang berkolaborasi pada Proyek 4D Nucleome, telah membuat peta komprehensif dari organisasi tiga dimensi genom manusia dan perubahannya seiring waktu. Penelitian menggunakan sel punca embrionik manusia dan fibroblas untuk menangkap bagaimana DNA berinteraksi, melipat, dan bergeser selama pertumbuhan, fungsi, dan pembelahan sel. Diterbitkan di jurnal Nature pada 2025, studi ini memberikan wawasan segar tentang pengaturan fisik yang mengendalikan ekspresi gen. DNA tidak tetap sebagai untai linear di dalam sel; ia membentuk loop dan kompartemen di dalam nukleus, yang menentukan gen mana yang aktif atau tidak aktif. Hal ini memengaruhi perkembangan, identitas sel, dan kerentanan terhadap penyakit. Tim mengintegrasikan berbagai teknik genomik untuk menghasilkan dataset detail, mengungkap lebih dari 140.000 loop kromatin per jenis sel, bersama dengan elemen penjangkar yang mengatur gen. Mereka juga mengklasifikasikan domain kromosom dan menghasilkan model 3D resolusi tinggi pada tingkat sel tunggal, menunjukkan variasi struktur yang terkait dengan proses seperti transkripsi dan replikasi DNA. Penulis utama bersama Feng Yue, Profesor Duane and Susan Burnham untuk Kedokteran Molekuler di departemen biokimia dan genetika molekuler Universitas Northwestern, menekankan pentingnya pekerjaan ini. «Memahami bagaimana genom melipat dan reorganisasi dalam tiga dimensi sangat penting untuk memahami bagaimana sel berfungsi,» kata Yue. «Peta-peta ini memberi kami pandangan tak tertandingi tentang bagaimana struktur genom membantu mengatur aktivitas gen dalam ruang dan waktu.» Para peneliti membandingkan berbagai teknologi untuk menilai efektivitasnya dalam mendeteksi loop, batas domain, dan perubahan posisi. Mereka juga mengembangkan alat komputasi untuk memprediksi lipatan genom hanya dari urutan DNA, memungkinkan estimasi bagaimana varian genetik dapat mengubah struktur 3D tanpa eksperimen laboratorium. Kemajuan ini menjanjikan untuk kedokteran, terutama karena banyak varian terkait penyakit terjadi di wilayah non-koding. «Organisasi genom 3D menyediakan kerangka kerja kuat untuk memprediksi gen mana yang kemungkinan terpengaruh oleh varian patogenik ini,» catat Yue. Aplikasi masa depan mungkin termasuk menargetkan kesalahan struktural pada kanker seperti leukemia melalui obat seperti inhibitor epigenetik, berpotensi mengarah pada diagnostik dan terapi baru.
