Международен екип от учени твърди, че е секвенирал и сглобил целия човешки геном, включително части, които са били пропуснати при първото секвениране на човешкия геном преди две десетилетия.
Твърдението, ако бъде потвърдено, надминава постижението, поставено от лидерите на проекта за човешкия геном Celera Genomics през 2000 г., когато те обявиха първия проект за секвениране на човешкия геном. Това беше исторически проект, но около 8% от генома останаха неразкрити.
Последователността на новия геном запълва тези пропуски с помощта на нови технологии.
Работата е подробно описана на 27 май, но все още не е рецензирана.
„Ние просто се опитваме да разровим тази последна неизвестна на човешкия геном“, каза Карън Мига, изследовател от Калифорнийския университет в Санта Круз, която е съпредседател на международния консорциум, създал последователността. „Просто никога не е било правено досега и причината да не е правено преди е, че е трудно.“
Мига подчерта, че не счита съобщението за официално, докато трудът не бъде рецензиран и публикуван в медицинско списание.
Новият геном е огромен скок напред, казват изследователите и това става възможно благодарение на новите технологии за секвениране на ДНК, разработени от две компании от частния сектор: Pacific Biosciences, Калифорния, известен също като PacBio и Oxford Nanopore от Oxford Science Park, Обединеното кралство.
Технологиите им за отчитане на ДНК имат много специфични предимства пред инструментите, които отдавна се считат за златни стандарти за изследователите.
Ако работата им издържи на проверката и се окаже, че наистина са разшифровали последователността на целия човешки геном, това може да промени бъдещето на медицината.
„Това, което тази група направи, е да покаже, че може да го направи от край до край.“ каза Юън Бърни, заместник генерален директор на Европейската лаборатория за молекулярна биология. Това е важно за бъдещите изследвания, каза той, защото показва какво е възможно.
Джордж Чърч, биолог от Харвард и пионер в секвенирането, нарече работата „много важна“. Той каза, че обича да отбелязва в разговорите си, че досега никой не е секвенирал целия геном на гръбначно животно – нещо, което вече не е вярно, ако новата работа бъде потвърдена.
Един важен въпрос без отговор: Колко важни са тези липсващи части от човешкия пъзел? Консорциумът заяви, че е увеличил броя на ДНК базите от 2,92 милиарда на 3,05 милиарда, което е 4,5% увеличение. Но броят на гените, кодиращи протеини, се е увеличил само с 0,4%, до 19 969. Това не означава, подчертаха изследователите, че работата им не може да доведе и до други нови прозрения, включително такива, свързани с начина на регулиране на гените.
Използваната ДНК последователност не е от човек, а от хидатидиформна бенка, репродуктивен растеж в матката на жената, представляващ изключително ранен, нежизнеспособен съюз между сперматозоид и яйцеклетка, без ядро. Това означава, че той съдържа две копия на едни и същи 23 хромозоми, вместо два различни набора хромозоми, както е при нормалните човешки клетки.
Изследователите са избрали тези клетки, тъй като това е направило изчислителните усилия за създаване на ДНК последователност по-опростени. Оригиналният чернови геном, създаден през 2003 г., също съдържа само 23 хромозоми, но тъй като технологиите за секвениране на ДНК стават по-евтини и опростени, следващата стъпка на изследователите е да секвенират всички 46 хромозоми.
Защо бяха необходими 20 години, за да бъдат секвенирани тези последни 8% от генома, въпреки че разходите за секвениране на останалата част от генома спаднаха от 300 милиона долара до едва 300 долара? Отговорът е свързан с начина, по който работят технологиите за секвениране на ДНК.
Настоящите ДНК секвенсери, направени от Illumina, вземат малки фрагменти от ДНК, декодират ги и сглобяват отново получения пъзел. Това работи добре за по-голямата част от генома, но не и в области, където ДНК кодът е резултат от дълги повтарящи се модели. Ако суперкомпютърът имаше само малки фрагменти, как би могъл да събере ДНК последователност, която повтаря „AGAGAGA“? Ето как изглеждаха липсващите 8% от генома.
Ако някога сте разглеждали хромозомите (да се върнем към биологията в гимназията), те изглеждат като струни, които са свързани. Възлите, наречени центромери, са снопове ДНК, които държат хромозомите заедно. Те играят ключова роля в клетъчното делене … и са пълни с повторения.
Всъщност именно центромерите привличат вниманието на Мига и я карат да иска да види тези липсващи региони.
„Защо регионите, които са толкова основни за живота, толкова основни за функционирането на клетката, са разположени над части от нашия геном, които са гигантски морета от тандемни повторения?“.
Тя си задава този въпрос още като студентка. Именно той я кара, в дискусия с Адам Филипи, изследовател в Националния здравен институт, да предложи да се започне настоящата им инициатива, наречена Telomere 2 Telomere Consortium. Съавтор в изследването е Евън Айхлер, биолог от Университета във Вашингтон, който от години се тревожи за липсващите части на генома.
Работата става възможна, тъй като технологиите на Oxford Nanopore и PacBio не разрязват ДНК на малки парченца.
Компаниите са в разгорещена надпревара. За този проект, казват изследователите, точността на технологията PacBio се е оказала безценна, а използват Oxford Nanopore, за да завършат някои области. Но Oxford Nanopore вече обещава нови, по-използваеми технологии. „Тук и сега, PacBio има предимството, но не е ясно колко дълго ще могат да го запазят“, казва Майкъл Шац, доцент в университета „Джон Хопкинс“.
Всички изследователи говорят за бъдещето, където вместо да използват един референтен геном, те биха събрали стотици различни, пълни геноми, които са взаимосвързани и етнически разнообразни и могат да бъдат използвани като референции. Мига помага в ръководството на тази работа. И това е само стъпка в тази посока.
Но досега, казва Шац, винаги е имало въпроси за това какво липсва. Сега най-накрая имаме точните данни “, каза той. „Разполагаме с правилната технология.“
Според много изследователи откритите липсващи парчета от пъзела може да са изключително полезни при намирането на грешки в ДНК, водещи до болести като рак и много други.
Източник: StatNews
