Впервые был секвенирован весь геном человека

Международная группа из почти 100 ученых обнаружила полный геном человека без пробелов, расшифровав оставшиеся, до сих пор неизвестные последовательности, что открыло двери для новых подходов к лечению различных заболеваний. Это влиятельное историческое исследование было опубликовано в известном журнале знать.

Полное секвенирование генома человека. Изображение предоставлено: Gio.tto / Shutterstock

Еще в 2003 году исторический Проект генетического кода человека Ему удалось секвенировать 92% генома человека. По сути, это были кодоны истинного человеческого хроматина, который содержит множество неупакованных генов, кодирующих множество важных белков, играющих ключевую роль в нашей физиологии.

Однако в течение почти двух десятилетий исследователи изо всех сил пытались расшифровать оставшиеся 8%, меньшую, плотно упакованную часть генома, известную как гетерохроматин. Одной из его наиболее характерных особенностей является то, что он не отвечает за производство белков.

Это было одной из причин, по которой ученые изначально отдавали приоритет истинному хроматину, а также тому факту, что секвенирование гетерохроматина очень сложно. Другими словами, нам нужны были более совершенные геномные инструменты, чтобы глубже изучить эту часть генома.

Это означает, что в течение долгого времени у нас был огромный пробел в наших знаниях о некоторых основных клеточных функциях. Если мы посмотрим на эталонный геном, то обнаружим, что существует много неизвестных длинных оснований, и даже не все гомозиготные геномы адекватно секвенированы, так как наблюдается много ошибок (например, дупликаций).

Теперь это изменилось в этом крупном исследовании Консорциума теломер-в-теломеры (T2T), который объединил исследователей из различных академических учреждений и Национальных институтов здравоохранения (NIH) в США.

Использование методов Мерфина и методов длительного чтения

Используя новейшие технологии и инновационный дизайн, эта группа исследователей смогла помочь завершить то, что Проект генетического кода человека Я успешно начал с обзора ошибок, обнаруженных в разнородных регионах, а также предоставил полное представление о разнородных регионах.

Одним из наиболее важных инструментов, которые они использовали в этом начинании, является Merfin, который легко очищает некоторые из самых сложных последовательностей, обнаруженных в геноме человека. В частности, этот инструмент позволяет проверять точность последовательности и находить потенциально несогласованный код, тем самым исправляя эти ошибки.

Кроме того, в этом исследовании исследователи также воспользовались дополнительными аспектами последовательностей сверхдлинного считывания PacBio HiFi и Oxford Nanopore, которые используются для разрешения больших и сложных геномов почти со 100% точностью. Оба метода известны как методы длинного чтения.

ДНК человека без пробелов

Таким образом, работа в этом исследовании включает кластеры теломер-теломеры без промежутков (то есть от одного конца хромосомы до другого) всех 22 человеческих хромосом и Х-хромосомы, в результате чего получается 3 054 815 472 пары оснований ДНК — вместе с Вместе с митохондриальным геномом длиной 16 569 п.н.

Завершенные и секвенированные области теперь включают все центриолярные сателлитные массивы, короткие плечи акроцентрических хромосом и недавние сегментарные дупликации, которые открывают эти ранее неизвестные области для сложных функциональных исследований и исследований изменчивости.

В некотором смысле, это первая точная демонстрация схемы ДНК человека. Вышеупомянутые методы длительного чтения открыли дверь к пониманию наиболее сложных и повторяющихся частей генома человека.

к персонализированной медицине

Мы еще далеки от полного секвенирования генома на индивидуальном уровне, но теперь это обеспечит изучение заболеваний, связанных с гетерогенными геномами, в первую очередь рака, связанного с центромерными аномалиями (центромера — ограниченный участок хромосомы, разделяющий ее на короткое и длинное плечо). .

«Эти 8% генома были упущены не из-за отсутствия актуальности, а из-за технологических ограничений», — сообщила исследовательская группа в своем новаторском исследовании. знать бумага.

Они добавляют: «Длинное секвенирование с высоким разрешением устранило этот технологический барьер, позволив проводить всесторонние исследования генетического разнообразия во всем геноме человека, которые, как мы ожидаем, будут способствовать будущим открытиям в области здоровья и болезней генома человека».

В любом случае это исследование (и сопутствующие исследовательские усилия) сильно повлияет на анализ геномов и станет важным шагом на пути к моделям сборки, представляющим генетический код человечества. Выгода от всех нас также откроет двери для персонализированной медицины и редактирования генома в будущем.