Uncategorized

Forskare sekvenserar hela det mänskliga genomet för första gången



CNN

År 2003 skrev Human Genome Project historia när det sekvenserade 92% av det mänskliga genomet. Men i nästan två decennier sedan dess har forskare kämpat för att dechiffrera de återstående 8 procenten. Nu har ett team av nästan 100 forskare från Telomere-to-Telomere (T2T) Consortium avslöjat det fullständiga mänskliga genomet – första gången det har sekvenserats i sin helhet, säger forskarna.

“Att ha denna fullständiga information kommer att tillåta oss att bättre förstå hur vi bildas som en individuell organism och hur vi varierar inte bara mellan andra människor utan andra arter,” Evan Eichler, utredare vid Howard Hughes Medical Institute vid University of Washington och forskningsledare , sa torsdagen.

Den nya forskningen introducerar 400 miljoner bokstäver till det tidigare sekvenserade DNA:t – en hel kromosoms värde. Det fullständiga genomet gör det möjligt för forskare att analysera hur DNA skiljer sig mellan människor och om dessa genetiska variationer spelar en roll i sjukdom.

Forskningen, publicerad i tidskriften Science på torsdagen, var tidigare i preprint, vilket gjorde att andra lag kunde använda sekvensen i sina egna studier.

Fram till nu var det oklart vad dessa okända gener kodade.

“Det visar sig att dessa gener är otroligt viktiga för anpassning,” sa Eichner. “De innehåller immunsvarsgener som hjälper oss att anpassa oss och överleva infektioner och pest och virus. De innehåller gener som är … mycket viktiga när det gäller att förutsäga läkemedelssvar.”

Eichner sa också att några av de nyligen upptäckta generna till och med är ansvariga för att göra mänskliga hjärnor större än andra primaters, vilket ger insikt i vad som gör människor unika.

Dessa återstående 8% av det mänskliga genomet hade stört forskare i flera år på grund av dess komplexitet. Dels innehöll den DNA-regioner med flera upprepningar, vilket gjorde det utmanande att stränga ihop DNA:t i rätt ordning med tidigare sekvenseringsmetoder.

Forskarna förlitade sig på två DNA-sekvenseringsteknologier som uppstått under det senaste decenniet för att förverkliga detta projekt: Oxford Nanopore DNA-sekvenseringsmetoden, som kan sekvensera upp till 1 miljon DNA-bokstäver samtidigt men med vissa misstag, och PacBio HiFi DNA-sekvensering metod, som kan läsa 20 000 bokstäver med 99,9 % noggrannhet.

Att sekvensera DNA är som att lösa ett pussel, sa Eichner. Forskare måste först bryta upp DNA:t i mindre delar och sedan använda sekvenseringsmaskiner för att sätta ihop det i rätt ordning. Tidigare sekvenseringsverktyg kunde bara sekvensera små sektioner av DNA på en gång.

Med ett pussel på 10 000 bitar är det svårt att korrekt ordna små pusselbitar när de ser likadana ut, ungefär som det är att sekvensera små delar av repetitivt DNA. Men med ett 500-bitars pussel är det mycket lättare att ordna större bitar – eller, i det här fallet, längre DNA-segment.

En andra utmaning var att hitta celler som bara innehöll ett genom.

Standard mänskliga celler innehåller två uppsättningar av DNA, en moderkopia och en faderlig kopia, men detta team använde DNA från en grupp celler som kallas en komplett hydatidiform mullvad, som innehåller en dubblett av faderns uppsättning av DNA. En komplett hydatidiform mullvad är en sällsynt komplikation av en graviditet som orsakas av onormal tillväxt av celler som kommer från moderkakan. Detta tillvägagångssätt förenklar genomet så att forskare behöver sekvensera endast en uppsättning snarare än två uppsättningar DNA.

Eftersom forskargruppen använde en dubblettuppsättning av DNA, kunde forskarna inte sekvensera Y-kromosomen ursprungligen. Enligt huvudstudieförfattaren Adam Phillippy har teamet lyckats sekvensera Y-kromosomen med hjälp av en annan uppsättning celler.

En komplett uppsättning av 24 sekvenserade kromosomer finns på University of Santa Cruz genom webbläsare.

Att avkoda denna gaplösa sekvens har ett högt pris. Phillippy, som också är chef för geninformatiksektionen vid National Human Genome Research Institute, sa att projektet totalt kostade några miljoner dollar eller mer. Men det är en bråkdel av nästan 450 miljoner dollar att det kostade Human Genome Project att uppnå sin slutliga sekvens 2003. Och med ny teknik blir sekvensering bara billigare.

För närvarande är det fortfarande för kostsamt och tidskrävande för alla att sekvensera sitt eget genom. Men forskning pågår som använder detta genom för att identifiera om vissa genetiska skillnader är kopplade till specifika cancerformer. Att känna till de genetiska variationerna kan också tillåta läkare att bättre skräddarsy behandlingar, säger Michael Schatz, en annan forskare i laget och professor i datavetenskap och biologi vid Johns Hopkins University.

Phillippy sa att han hoppas att sekvensering av individers genom inom de närmaste 10 åren kan bli ett rutinmässigt medicinskt test som kostar mindre än 1 000 dollar. Hans team fortsätter att arbeta mot det målet.

Charles Rotimi, vetenskaplig chef för National Human Genome Research Institute, sa i ett uttalande att denna vetenskapliga prestation “för oss närmare individualiserad medicin för hela mänskligheten.” Rotimi var inte involverad i forskningen.

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Back to top button
%d bloggers like this: