Выпуск «черновика» секвенирования генома человека в 2001 году стал знаменательным моментом. Это вызвало глубокий сдвиг в нашем понимании генетика Человек. Это проложило путь к замечательным достижениям в изучении биологии и лечении болезней.
Некоторые разделы, однако, не получили секвенирования, а другая информация была неверной. Ровно через два десятилетия у нас появилась новая версия. Он был опубликован в виде препресса международным консорциумом исследователей. Он еще не прошел рецензирование, но, наконец, кажется «завершенным».
Секвенирование: почему это заняло у нас так много времени?
Технологические ограничения ограничили секвенирование человеческого генома только «эухроматической» частью генома, 92% нашего генома, где обнаружено большинство генов. Практически наиболее активен сектор по производству генных продуктов, таких как РНК и белки.
Ожидается, что новое секвенирование заполнит оставшиеся пробелы, полностью предоставив все 3.055 миллиардов пар оснований («букв») нашего кода ДНК. Данные обнародованы в надежде, что другие исследователи будут использовать их для дальнейшего исследования.
Гетерохроматическая часть
Большая часть вновь секвенированного материала представляет собой «гетерохроматическую» часть генома, которая более «плотно упакована», чем эухроматический геном, и содержит множество высокоповторяющихся последовательностей, которые очень трудно точно прочитать.
Когда-то считалось, что эти области не содержат какой-либо важной генетической информации, но теперь известно, что они содержат гены, участвующие в фундаментальных процессах, таких как формирование органов во время эмбрионального развития. Среди 200 миллионов недавно секвенированных пар оснований около 115 генов, которые, как ожидается, будут участвовать в производстве белков.
Это великое достижение стало возможным благодаря двум ключевым факторам:
Совершенно особенная ячейка
Недавно опубликованная последовательность генома была создана с использованием человеческих клеток, полученных из очень редкого типа ткани, называемого гидатиформное колесо. Состояние, которое возникает, когда оплодотворенная яйцеклетка теряет весь генетический материал, данный ей матерью. Большинство клеток содержат по две копии каждой хромосомы, по одной от каждого родителя, а хромосома от каждого родителя вносит вклад в другую последовательность ДНК. Клетка полной пузырчатой родинки у него есть только две копии хромосом своего отца, и генетическая последовательность каждой пары хромосом идентична.
Это значительно облегчило секвенирование всего генома.
Много-много достижений в технологии секвенирования
После десятилетий очень медленного прогресса проект «Геном человека» достиг своего поворотного момента в 2001 году, проложив путь к методу под названием «секвенирование дробовика«. Для этого нужно было разбить геном на очень маленькие фрагменты длиной около 200 пар оснований, клонировать их внутри бактерий, чтобы расшифровать их последовательности, а затем снова собрать их вместе, как гигантскую головоломку.
Это основная причина, по которой первоначальный черновой вариант секвенирования охватывал только эухроматические области генома: только эти области можно было надежно секвенировать с использованием «дробовика».
Последняя последовательность была получена с использованием двух новых комплементарных технологий секвенирования ДНК. Один из них был разработан ПакБио и позволяет секвенировать более длинные фрагменты ДНК с очень высокой точностью.
Второй, разработанный Оксфорд Нанопор, производит очень длинные участки непрерывной последовательности ДНК. Эти новые технологии позволяют составлять кусочки головоломки длиной в тысячи или даже миллионы пар оснований, что упрощает их сборку.
Новая информация может улучшить наше понимание биологии человека, в том числе того, как хромосомы функционируют и поддерживают свою структуру. Это также улучшит наше понимание генетических состояний, таких как синдром Дауна, в основе которых лежат хромосомные аномалии.
Да ладно, но теперь геном полностью секвенирован!
Гм, нет. Даже сейчас.
Одним очевидным упущением является Y-хромосома, поскольку пузырные клетки моляра, использованные для составления секвенирования, содержали только две идентичные копии X-хромосомы. Но эта работа продолжается, и исследователи прогнозируют, что их метод может также точно секвенировать Y-хромосому, несмотря имеет очень повторяющиеся последовательности.
Тем не менее, есть еще путь
Хотя секвенирование (почти) полного генома человеческой клетки - действительно впечатляющий эталон, это лишь один из нескольких важных шагов на пути к полному пониманию генетического разнообразия человека. Следующей работой будет изучение геномов разных популяций (полные эхинококковые молярные клетки были европейскими).
