Ολόκληρο το ανθρώπινο γονιδίωμα αναλύθηκε για πρώτη φορά

Μια διεθνής ομάδα σχεδόν 100 επιστημόνων ανακάλυψε το πλήρες ανθρώπινο γονιδίωμα, χωρίς κενά, αποκρυπτογραφώντας τις υπόλοιπες, άγνωστες μέχρι τώρα αλληλουχίες – ανοίγοντας την πόρτα σε νέες προσεγγίσεις για τη θεραπεία διαφόρων ασθενειών. Αυτή η σημαντική ιστορική μελέτη δημοσιεύτηκε στο διάσημο περιοδικό να γνωρίζεις.

Πλήρης αλληλούχιση του ανθρώπινου γονιδιώματος. Πίστωση εικόνας: Gio.tto / Shutterstock

Όλο το 2003, το ιστορικό Το έργο του ανθρώπινου γενετικού κώδικα Κατάφερε να προσδιορίσει την αλληλουχία του 92% του ανθρώπινου γονιδιώματος. Αυτά ήταν ουσιαστικά κωδικόνια για την αληθινή ανθρώπινη χρωματίνη, η οποία περιέχει πολλά μη συσκευασμένα γονίδια που κωδικοποιούν πολλές βασικές πρωτεΐνες με κομβικούς ρόλους στη φυσιολογία μας.

Ωστόσο, για σχεδόν δύο δεκαετίες, οι ερευνητές αγωνίστηκαν να αποκρυπτογραφήσουν το υπόλοιπο 8%, ένα μικρότερο, σφιχτά συσκευασμένο τμήμα του γονιδιώματος που είναι γνωστό ως ετεροχρωματίνη. Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του είναι ότι δεν ευθύνεται για την παραγωγή πρωτεϊνών.

Αυτός ήταν ένας από τους λόγους για τους οποίους οι επιστήμονες επέλεξαν αρχικά να δώσουν προτεραιότητα στην αληθινή χρωματίνη, αλλά και λόγω του γεγονότος ότι η αλληλουχία της ετεροχρωματίνης είναι πολύ δύσκολη. Με άλλα λόγια, χρειαζόμασταν πιο προηγμένα γονιδιωματικά εργαλεία για να εμβαθύνουμε σε αυτό το τμήμα του γονιδιώματος.

Αυτό σημαίνει ότι εδώ και πολύ καιρό, είχαμε ένα τεράστιο κενό στις γνώσεις μας σχετικά με ορισμένες βασικές κυτταρικές λειτουργίες. Αν κοιτάξουμε το γονιδίωμα αναφοράς, διαπιστώνουμε ότι υπάρχουν πολλές άγνωστες μακριές βάσεις, και δεν έχουν γίνει επαρκής αλληλουχία καν όλα τα ομόζυγα γονιδιώματα, καθώς παρατηρούνται πολλά σφάλματα (π.χ. διπλασιασμοί).

Αυτό έχει αλλάξει τώρα σε αυτή τη σημαντική μελέτη από την Κοινοπραξία Telomere-to-Telomere (T2T), η οποία συμμετείχε σε ερευνητές από διάφορα ακαδημαϊκά ιδρύματα και τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (NIH) στις ΗΠΑ.

READ  Το SpaceX λανσάρει έναν μυστικό αμερικανικό δορυφόρο κατασκοπείας που πέφτει πύραυλος σε επίπεδο ρεκόρ

Χρήση μεθόδων Merfin και μεθόδων μακράς ανάγνωσης

Χρησιμοποιώντας την τελευταία λέξη της τεχνολογίας και τον καινοτόμο σχεδιασμό, αυτή η ομάδα ερευνητών μπόρεσε να βοηθήσει στην ολοκλήρωση αυτού Το έργο του ανθρώπινου γενετικού κώδικα Ξεκίνησα με επιτυχία εξετάζοντας τα σφάλματα που βρέθηκαν σε ετερογενείς περιοχές αλλά και παρέχοντας μια πλήρη εικόνα των ετερογενών περιοχών.

Ένα από τα πιο σημαντικά εργαλεία που έχουν χρησιμοποιήσει σε αυτή την προσπάθεια είναι το Merfin, το οποίο καθαρίζει εύκολα μερικές από τις πιο δύσκολες αλληλουχίες που βρίσκονται στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Πιο συγκεκριμένα, αυτό το εργαλείο επιτρέπει τον έλεγχο της ακρίβειας της ακολουθίας και την εύρεση πιθανού κακώς ευθυγραμμισμένου κώδικα, διορθώνοντας έτσι αυτά τα σφάλματα.

Επιπλέον, σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν επίσης τις συμπληρωματικές πτυχές των ακολουθιών ανάγνωσης εξαιρετικά μακράς διάρκειας PacBio HiFi και Oxford Nanopore, οι οποίες χρησιμοποιούνται για την επίλυση μεγάλων και πολύπλοκων γονιδιωμάτων με σχεδόν 100% ακρίβεια. Και οι δύο μέθοδοι είναι γνωστές ως μέθοδοι μακράς ανάγνωσης.

Ανθρώπινο DNA χωρίς κενά

Συνοπτικά, η εργασία σε αυτή τη μελέτη περιλαμβάνει συστάδες τελομερών σε τελομερή χωρίς κενά (δηλαδή, από το ένα άκρο του χρωμοσώματος στο άλλο) και των 22 ανθρώπινων χρωμοσωμάτων και του χρωμοσώματος Χ, με αποτέλεσμα 3.054.815.472 ζεύγη βάσεων DNA – μαζί με Μαζί με το μιτοχονδριακό γονιδίωμα των 16.569 bp.

Οι ολοκληρωμένες και αλληλουχημένες περιοχές περιλαμβάνουν τώρα όλες τις κεντροκεντρικές δορυφορικές συστοιχίες, βραχείς βραχίονες ακροκεντρικών χρωμοσωμάτων και πρόσφατους τμηματικούς διπλασιασμούς, που ανοίγουν αυτές τις προηγουμένως άγνωστες περιοχές σε περίπλοκες μελέτες λειτουργικότητας και μεταβλητότητας.

Κατά κάποιο τρόπο, αυτή είναι η πρώτη ακριβής επίδειξη ενός σχηματικού ανθρώπινου DNA. Οι παραπάνω μακροχρόνιες μέθοδοι έχουν ανοίξει την πόρτα για την κατανόηση των πιο περίπλοκων και επαναλαμβανόμενων τμημάτων του ανθρώπινου γονιδιώματος.

READ  Οι παρεμβάσεις ψυχοκοινωνικής υποστήριξης σε ιατρικά περιβάλλοντα μπορούν να βελτιώσουν την επιβίωση

προς την εξατομικευμένη ιατρική

Απέχουμε ακόμη από την πλήρη αλληλουχία του γονιδιώματος σε ατομικό επίπεδο, αλλά αυτό θα παρέχει τώρα μελέτες ασθενειών που σχετίζονται με ετερογενή γονιδιώματα, κυρίως καρκίνους που σχετίζονται με ανωμαλίες κεντροσώματος (το κεντρομερίδιο είναι μια περιορισμένη περιοχή χρωμοσώματος που το χωρίζει σε βραχύ και μακρύ βραχίονα) .

«Αυτό το 8% του γονιδιώματος δεν αγνοήθηκε λόγω έλλειψης συνάφειας αλλά λόγω τεχνολογικών περιορισμών», ανέφερε η ερευνητική ομάδα στην πρωτοποριακή έρευνά της. να γνωρίζεις χαρτί.

Προσθέτουν: «Η μακροχρόνια αλληλουχία υψηλής ανάλυσης έχει αφαιρέσει αυτό το τεχνολογικό εμπόδιο, επιτρέποντας εκτενείς μελέτες της γενετικής ποικιλότητας σε ολόκληρο το ανθρώπινο γονιδίωμα, κάτι που αναμένουμε ότι θα οδηγήσει σε μελλοντικές ανακαλύψεις στην υγεία και τις ασθένειες του ανθρώπινου γονιδιώματος».

Σε κάθε περίπτωση, αυτή η μελέτη (και οι συνοδευτικές ερευνητικές προσπάθειες) θα επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την ανάλυση των γονιδιωμάτων και είναι ένα σημαντικό βήμα προς τα μοντέλα συναρμολόγησης που αντιπροσωπεύουν τον γενετικό κώδικα της ανθρωπότητας. Το όφελος από όλους μας θα ανοίξει επίσης την πόρτα στην εξατομικευμένη ιατρική και την επεξεργασία γονιδιώματος στο μέλλον.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *