Cercetătorii susțin că au secvențiat întregul genom uman

AO echipă internațională de oameni de știință spune că a secvențiat întregul genom uman, inclusiv părți care nu au fost găsite în primele secvențe ale genomului uman în urmă cu două decenii.

Această afirmație, dacă este confirmată, depășește exploatația pe care conducătorii Proiectului Genomului Uman și Celera Genomics au prezentat-o ​​pe peluza Casei Albe în 2000, când au anunțat secvențierea primului proiect al genomului uman. Acest proiect istoric și secvențierea ulterioară a ADN-ului uman, toate au ratat aproximativ 8% din genom.

Noua secvențiere a genomului umple aceste lacune folosind o nouă tehnologie. Cu toate acestea, are diferite limitări, inclusiv tipul de linie celulară pe care cercetătorii au folosit-o pentru a-și grăbi eforturile.

Reclame

munca a fost Detaliat pe 27 mai în preimprimare, ceea ce înseamnă că nu a fost încă evaluat de către colegi.

„Încerci doar să cercetezi această ultimă necunoscută a genomului uman”, a spus Karen Mega, cercetător la Universitatea din California, Santa Cruz, care a condus consorțiul internațional care a creat secvențierea. „Nu s-a mai făcut până acum și motivul pentru care nu s-a făcut până acum este pentru că este greu”.

Reclame

Mega a confirmat că nu va considera anunțul oficial până când lucrarea nu va fi revizuită și publicată într-un jurnal medical.

Cercetătorii spun că noul genom este un salt înainte, posibil datorită noilor tehnologii de secvențiere a ADN dezvoltate de două companii private: Pacific Biosciences din Menlo Park, California, cunoscută și sub numele de BacBio, și Oxford Nanopore, de la Oxford Science Park, Marea Britanie. Tehnicile lor de citire a ADN-ului au avantaje foarte specifice față de instrumentele care au fost considerate mult timp standardele de aur pentru cercetători.

Euan Birney, director general adjunct al Laboratorului European de Biologie Moleculară, a descris rezultatul drept o „rundă tehnică puternică”. El a menționat că hârtia originală a genomului a fost realizată cu grijă, deoarece nu a secvențiat fiecare moleculă de ADN de la un capăt la altul. „Ceea ce a făcut acest grup este să arate că pot face acest lucru de la capăt la cap”. Acest lucru este important pentru cercetările viitoare, a spus el, deoarece arată ceea ce este posibil.

George Church, biolog la Harvard și pionier al secvențierii, a descris lucrarea drept „foarte importantă”. El a spus că îi place să noteze în conversațiile sale că până acum nimeni nu a secvențiat întregul genom al vertebratelor – lucru care nu mai este adevărat, dacă noua lucrare este confirmată.

O întrebare importantă fără răspuns: cât de importante sunt aceste piese lipsă ale puzzle-ului uman? Consorțiul a declarat că a crescut numărul bazelor ADN de la 2,92 miliarde la 3,05 miliarde, o creștere de 4,5%. Dar numărul de gene a crescut cu doar 0,4%, până la 19.669. Acest lucru nu înseamnă că lucrarea nu poate duce, de asemenea, la alte perspective noi, inclusiv cele despre modul în care genele sunt reglementate, au subliniat cercetătorii.

Secvența ADN utilizată nu provine de la o persoană, ci de la o aluniță hidatidiformă, o creștere a uterului unei femei care apare atunci când un spermă fertilizează un ovul care nu conține un nucleu. Aceasta înseamnă că are 23 de cromozomi, cum ar fi un spermă sau un ovul, și nu 46.

Cercetătorii au ales aceste celule, care au fost conservate în laborator, deoarece acest lucru a făcut efortul de calcul de a crea secvența ADN mai simplu. Proiectul original al genomului înființat în 2003 conținea, de asemenea, doar 23 de cromozomi, dar pe măsură ce tehnicile de secvențiere a ADN-ului au devenit mai ieftine și mai simple, cercetătorii au avut tendința de a secvența toți cei 46 de cromozomi.

Allen Mardis, co-director executiv al Institutului de Medicină Genomică de la Nationwide Children’s Hospital, este îngrijorat de faptul că noile informații genetice se pot modifica din cauza reținerii acestor linii celulare în laborator. „În mare măsură este un reziduu care se acumulează pe măsură ce o linie celulară se răspândește de-a lungul mai multor ani în cultură. „

Mega a spus că studiile asupra liniei celulare au arătat că seamănă cu celulele umane și că cercetătorii au folosit celule care au fost înghețate, care nu circulau, de mulți ani. Ea a fost de acord că următorul pas a fost ca grupul să încerce să aranjeze toți cei 46 de cromozomi, cunoscuți sub numele de genom diploid.

De ce a durat 20 de ani pentru ca ultimii 8% din genom să fie secvențați, chiar și cu costul secvențierii restului genomului scăzând de la 300 milioane la 300 $? Răspunsul are legătură cu modul în care funcționează tehnologiile de secvențiere a ADN-ului.

Secvențierele ADN actuale, realizate de Illumina, iau mici bucăți de ADN, le decodează și reasamblează puzzle-ul rezultat. Acest lucru funcționează bine pentru majoritatea genomilor, dar nu și în regiunile în care codul ADN este rezultatul unor modele repetate pe termen lung. Dacă un supercomputer conține doar părți mici, cum poate asambla o secvență de ADN care repetă baza „AGAGAGA” pe baze? Așa arătau 8% din genomul lipsă.

Printre aceste zone „nepereche” se numără una dintre cele mai cunoscute structuri din biologie. Dacă v-ați uitat vreodată la cromozomi (gândiți-vă la biologia liceului), acestea arată ca niște șiruri strânse. Acești noduri sunt centrioli, care sunt mănunchiuri de ADN care conectează cromozomii împreună. Acestea joacă un rol major în diviziunea celulară. Este plin de repetări.

De fapt, planetele au fost cele care l-au atras pe Mega să dorească să vadă aceste regiuni lipsă.

„De ce sunt regiunile atât de fundamentale pentru viață, atât de fundamentale pentru modul în care funcționează o celulă, plasate peste părți ale genomului nostru, pe care le repetă aceste mări uriașe în tandem?” Își amintește că a întrebat când era boboc.

Această întrebare a condus-o, într-o discuție cu cercetătorul NIH, Adam Phillippe, să sugereze inițiativa lor actuală, numită Telomere 2 Telomere Consortium, după telomeri, care sunt capetele cromozomului, în 2019. Ei l-au semnat pe Evan Eichler, un biolog de la Universitatea din Washington, care este preocupat de părțile lipsă ale genomului de ani de zile, în calitate de coautor.

Lucrarea a fost posibilă, deoarece tehnologiile Oxford Nanopore și PacBio nu taie ADN-ul în mici piese de puzzle. Tehnologia Oxford Nanopore rulează o moleculă de ADN printr-o gaură mică, rezultând o secvență foarte lungă. Tehnologia PacBio folosește lasere pentru a scana aceeași secvență ADN de mai multe ori, rezultând o citire care poate fi extrem de precisă. Ambele sunt mai scumpe decât tehnologia Illumina actuală.

Companiile într-o cursă fierbinte. Pentru acest proiect, spun cercetătorii, acuratețea tehnologiei PacBio s-a dovedit neprețuită și au folosit Oxford Nanopore pentru a finaliza unele dintre domenii. Dar Oxford Nanopore promitea deja o tehnologie nouă, mai utilizabilă. „Deocamdată, PacBio are avantajul, dar nu este clar cât timp vor putea să-l păstreze”, a spus Michael Schatz, profesor asistent la Universitatea Johns Hopkins.

Toți cercetătorii au vorbit despre o viziune a unui viitor în care, în loc să folosească un singur genom de referință, ar asambla sute de genomi diferiți, complet, interrelați și etnici, care ar putea fi folosiți ca referințe. Mega ajută și la conducerea acestei afaceri. Acesta este doar un pas în acea direcție.

Dar până acum, spune Schatz, au existat întotdeauna întrebări despre ceea ce lipsește. Acum avem în sfârșit datele corecte. „Avem tehnologia potrivită”.