Analiza wpływu zróżnicowania genomicznego na fenotyp
– badania bliźniąt jednojajowych

Założenie badań 
Genomy bliźniąt jednojajowych są do siebie bardzo podobne, stąd materiał genetyczny (DNA) pochodzący od bliźniąt jednojajowych często wykorzystuje się przy poszukiwaniu genetycznych podstaw wielu chorób, zaburzeń metabolicznych oraz identyfikacji genów odpowiedzialnych za kształtowanie różnych cech fenotypowych. Z uwagi na ogromne podobieństwo materiału genetycznego, wyłonienie różnic w sekwencji DNA i dopasowanie ich do cechy, która pojawiła się tylko u jednego z bliźniąt jest dużo łatwiejsze niż w przypadku innego rodzaju pokrewieństwa lub jego braku. Ponadto, wpływ czynników środowiskowych oraz stylu życia będzie miał mniejsze znaczenia w kształtowaniu obserwowanych różnic. Tym samym, czynnik genetyczny będzie dominujący.

Wśród możliwych przyczyn zmienności fenotypowej u bliźniąt jednojajowych wskazuje się mutacje de novo, mozaicyzm, retrotranspozycję, insercje, delecje, zmienność liczby kopi DNA oraz zmiany epigenetyczne (metylacja DNA).

Celem prowadzonych przez nas badań jest analiza porównawcza genomów bliźniąt jednojajowych o odmiennym fenotypie (np. chory-zdrowy, wysoki-niski, szczupły-otyły) i wyłonienie na poziomie DNA różnic warunkujących obserwowaną zmienność.

Grupa badana 
Do badań kwalifikowane będą pary bliźniąt jednojajowych o różnym fenotypie (np. chory-zdrowy, wysoki-niski, szczupły-otyły). Planuje się rekrutację 50 par bliźniąt jednojajowych oraz ich rodziców (200 osób).

Materiał badawczy i metodyka
1. Ustalenie zygotyczności bliźniąt
Materiałem do badań będzie DNA wyizolowany z wymazu z jamy ustnej bliźniąt. Analiza molekularna będzie prowadzona w oparciu o badanie genetycznych markerów polimorficznych typu STR (ang. short tandem repeats, STR). Do dalszych badań włączone zostaną jedynie te pary, u których na podstawie analizy molekularnej potwierdzona zostanie jednojajowość bliźniąt.

2. Badania genomiczne
Materiałem do badań genomiczne będzie DNA wyizolowany z krwi obwodowej lub śliny bliźniąt z potwierdzoną jednojajowością. W pierwszej kolejności przeprowadzone zostanie sekwencjonowanie egzomowe w celu identyfikacji różnic w sekwencji kodującej genomu. W niektórych przypadkach analiza genetyczna będzie pogłębiona o sekwencjonowanie całego genomu oraz analizę zmian epigenetycznych. Analizy genomiczne będą prowadzone w oparciu w sekwencjonowanie następnej generacji (ang. next generation sequencing, NGS) z wykorzystaniem sekwenatora HiSeq1500 (Illumina). 

3. Badania weryfikacyjne
Materiałem do badań weryfikacyjnych będą te same próbki DNA bliźniąt, których użyto do analiz genomicznych. Do badań weryfikacyjnych włączeni zostaną również rodzice bliźniąt. Materiał genetyczny rodziców będzie wykorzystany jako referencja w badaniach walidacyjnych oraz pozwoli na określenie statusu wykrytych różnic w sekwencji DNA bliźniąt (wariant odziedziczony od rodziców lub wariant powstały de novo). Badania weryfikacyjne będą prowadzone w oparciu o sekwencjonowanie metodą Sangera, która stanowi „złoty standard” w ustalaniu sekwencji DNA.

Czas trwania badania
Przewidywany okres badania to 48 miesięcy (4 lata).