Jak se z DNA pozná, kdo je s kým příbuzný?

Testy DNA mohou lidem říci, odkud ze světa pocházejí jejich předkové, či zda jim hrozí rozvoj některého genetického onemocnění. Někdy mohou dokonce pomoci lidem spojit se s rodinnými příslušníky, o kterých nikdy nevěděli, že je mají. Jak ale tyto testy DNA fungují a jak mohou zjistit, zda jsou dva lidé příbuzní?

Genetický test obvykle začíná odesláním vzorku výtěru z ústní sliznice do laboratoře. Vědci pak extrahují DNA ze slin a buněk sliznice a porovnávají tuto DNA s různými referenčními vzorky z celého světa. Přibližně 99,9 % lidské DNA je identických v celé lidské populaci, takže testy se zaměřují na zbývající malé segmenty, které se mezi jednotlivci liší. (98 % až 99 % DNA mají lidé společné se šimpanzi, 70 % s nejstarším známým organizmem – mořskou houbou.)

Jakmile se DNA extrahuje, vědci použijí tzv. microarray, také zvané mikročip, což je malý nástroj, políčko obsahující tisíce míst, z nichž každé se váže na různé varianty sekvence DNA (viz poznámka níže).

Referenční panely

Tyto variace v DNA jsou předávány od předků jedince a ovlivňují jak fyzické rysy člověka, tak jeho osobnost. Vědci používají referenční panely – genetická data od lidí se známým původem, shromážděná testovací společností nebo dostupná ve veřejné databázi – k určení oblastí světa, kde jsou příslušné genetické varianty více či méně běžné.

Co se odehrává na poli microarray

Fragmenty DNA z testu se vážou na místa na políčku, která odpovídají genetické variantě, kterou daná osoba má, což poskytuje vodítka k rodinné anamnéze osoby a k předkům. Pokud například test zjistí, že DNA zkoumané osoby obsahuje variantu, která se vyskytuje pouze u lidí skotského původu, je pravděpodobné, že má nějaké skotské předky.

„DNA čipy jsou v tomto ohledu opravdu výkonné nástroje, protože jsou velmi rychlé, velmi robustní, jsou velmi efektivní a umožňují nám od samého začátku vybrat sadu markerů, o kterých věříme, že mohou maximalizovat naši schopnost rozlišit, zda jste více Angličan, nebo zda jste více Číňan nebo více Ital,“ řekl Aaron Wolf, populační genetik ve společnosti Ancestry, která se zabývá testováním DNA.

Výsledky se stále zpřesňují

Neexistuje žádná jediná varianta, která by mohla definitivně určit původ osoby. „Je to druh složeného efektu, kdy nám změna frekvence markeru dává náznak v určitém směru,“ říká Wolf. „Je to kumulativní efekt napříč všemi různými ukazateli, který nám dává jistotu, že vám můžeme poskytnout zprávu o původu.“ Výsledky genetického testu představují možné vztahy mezi dvěma jedinci v pořadí podle pravděpodobnosti. Např. stránky společností jako jsou Ancestry a 23andMe porovnávají DNA jednotlivce s DNA celé jejich zákaznické základny, aby našly možné rodinné vazby. (Viz též: DNA Genetic Testing For Ancestry & Traits - 23andMe International

Ancestry® | Family Tree, Genealogy & Family History Records)

Jsme příbuzní?

Aby se zjistilo, zda jsou dva jedinci příbuzní, je postup podobný a test DNA musí podstoupit oba. Prvním krokem je zjistit, kolik z jejich DNA je identické. Každá společnost pro genetické testování má algoritmy, které dokážou porovnat DNA jedné osoby s DNA všech ostatních v jejich databázi a rychle identifikovat dlouhé úseky shodné DNA. Vědci již vědí, kolik sdílené DNA se očekává pro daný rodinný vztah, takže pak mohou použít data z testů k určení pravděpodobnosti, že dva lidé jsou příbuzní – a možných vztahů mezi nimi – na základě toho, kolik DNA sdílejí. Více sdílená DNA obecně naznačuje bližší vztah; například rodič a jeho dítě sdílejí přibližně 47,5 % až 50 % DNA, zatímco prarodiče a vnoučata, tety a strýcové, neteře a synovci a nevlastní sourozenci sdílejí přibližně 25 % DNA. Ještě méně DNA se sdílí se vzdálenějšími příbuznými: bratranci a sestřenice z prvního kolena sdílejí asi 12,5 % své DNA a bratranci z druhého kolena asi 3,13 %.

Testy otcovství fungují velmi podobně. Porovnávají se krátké tandemové repetice (STR) – dlouhé úseky DNA složené z opakovaných krátkých úseků – jak od potenciálního rodiče, tak od plodu nebo dítěte. Pokud existuje dostatek identických STR, je velmi pravděpodobné, že tyto dva jsou příbuzní.

S tím, jak se referenční databáze plní a více lidí si zadává genetické testy, bude také k dispozici více rodinných vazeb a poznatků o předcích. 

Co je microarray

Microarray (čip)je laboratorní nástroj používaný k detekci exprese (vyjádření, projevení) tisíců genů současně. DNA microarrays jsou mikroskopická sklíčka, která jsou vytištěna s tisíci drobnými skvrnami v definovaných polohách, přičemž každá skvrna obsahuje známou sekvenci DNA nebo gen. Často se tyto preparáty označují jako genové čipy nebo DNA čipy. Molekuly DNA připojené ke každému sklíčku fungují jako sondy pro detekci genové exprese, která se také nazývá transkriptom nebo soubor transkriptů messenger RNA (mRNA) exprimovaných skupinou genů. Pro provedení mikročipové analýzy se molekuly mRNA typicky odebírají jak z experimentálního vzorku, tak z referenčního vzorku. Dva vzorky mRNA se poté převedou na komplementární DNA (cDNA) a každý vzorek se označí fluorescenční sondou jiné barvy. Například experimentální vzorek cDNA může být označen červeným fluorescenčním barvivem, zatímco referenční cDNA může být označen zeleným fluorescenčním barvivem. Dva vzorky se pak smíchají dohromady a nechají se navázat na mikročipové sklíčko. Proces, při kterém se molekuly cDNA vážou na DNA sondy na sklíčku, se nazývá hybridizace. Po hybridizaci se mikročip skenuje, aby se změřila exprese každého genu vytištěného na sklíčku. Pokud je exprese konkrétního genu vyšší v experimentálním vzorku než v referenčním vzorku, pak se odpovídající skvrna na mikročipu zobrazí červeně. Naproti tomu, pokud je exprese v experimentálním vzorku nižší než v referenčním vzorku, pak se skvrna jeví jako zelená. Konečně, pokud je ve dvou vzorcích stejná exprese, pak se skvrna jeví jako žlutá. Data shromážděná prostřednictvím mikročipů lze použít k vytvoření profilů genové exprese, které ukazují současné změny v expresi mnoha genů.)

Zdroj: How do DNA tests tell if two people are related? | Live Science