Pirmoji pilna žmogaus genomo seka

The Žmogaus genomo projektas, baigtas 2003 m., apėmė apie 92% visos žmogaus genomo sekos. Technologijos, leidžiančios iššifruoti likusias spragas, tuo metu neegzistavo. Tačiau mokslininkai žinojo, kad paskutiniuose 8% tikriausiai buvo informacijos, svarbios esminiams biologiniams procesams.

Nuo tada mokslininkai sukūrė geresnius laboratorinius įrankius, skaičiavimo metodus ir strateginius metodus. Galutinė, visa žmogaus genomo seka buvo aprašyta šešių straipsnių rinkinyje 2022 m. balandžio 1 d. Mokslas. Papildomi straipsniai taip pat buvo paskelbti keliuose kituose žurnaluose.

Darbą atliko Telomere to Telomere (T2T) konsorciumas. T2T vadovauja NIH Nacionalinio žmogaus genomo tyrimų instituto (NHGRI), Kalifornijos universiteto Santa Kruze ir Vašingtono universiteto Sietle mokslininkai. NHGRI buvo pagrindinis finansuotojas.

„Trumpo skaitymo“ technologijos iš pradžių buvo naudojamos žmogaus genomui sekti. Tai vienu metu pateikia kelis šimtus DNR sekos bazių, kurias vėliau sujungia kompiuteriai. Tokie metodai vis dar palieka tam tikrų spragų genomo sekose.

Per pastarąjį dešimtmetį atsirado dvi naujos DNR sekos nustatymo technologijos, kurios gali nuskaityti ilgesnes sekas nepakenkiant tikslumui. PacBio HiFi DNR sekos nustatymo metodas gali beveik tobulu tikslumu nuskaityti apie 20 000 raidžių. Oxford Nanopore DNR sekos nustatymo metodas gali nuskaityti dar daugiau – iki 1 milijono DNR raidžių vienu metu – nedideliu tikslumu. Abu buvo naudojami sukurti visą žmogaus genomo seką.

Iš viso naujajame projekte buvo pridėta beveik 200 milijonų genetinio kodo raidžių. Šie paskutiniai 8% genomo apima daugybę genų ir pasikartojančių DNR sekų, kurios gali turėti įtakos ląstelių funkcionavimui. Dauguma naujai pridėtų sekų buvo centromeruose, tankiuose viduriniuose chromosomų skyriuose ir šalia pasikartojančių kiekvienos chromosomos galų.

Visa genomo seka bus ypač vertinga tyrimams, kuriais siekiama suprasti, kaip DNR skiriasi nuo žmogaus iki žmogaus. Pavyzdžiui, T2T tyrėjai panaudojo seką kaip nuorodą, kad atrastų daugiau nei 2 milijonus anksčiau nežinomų sekos variantų žmogaus genome. Tai apėmė daugelio mediciniškai svarbių genų variantus.

„Ši visa žmogaus genomo seka jau suteikė naujų įžvalgų apie genomo biologiją, ir aš laukiu ateinančio dešimtmečio atradimų apie šiuos naujai atskleistus regionus“, – sako dr. Karen Miga, T2T konsorciumo iš Universiteto pirmininkė. Kalifornija, Santa Kruzas.

„Tikrai užbaigti žmogaus genomo seką buvo tarsi užsidėti naujus akinius“, – sako konsorciumo pirmininkas dr. Adam Phillippy, kurio grupė NHGRI vadovavo šiam darbui. „Dabar, kai viską aiškiai matome, esame vienu žingsniu arčiau supratimo, ką visa tai reiškia.

Šis pasiekimas dabar gali būti pavyzdys, kaip sekti genomus iš visame pasaulyje skirtingų žmonių – tikslo, kurio siekia mokslininkai. Taip pat reikia atlikti tolesnį darbą, kad būtų užbaigta visa Y chromosomos seka, kurios nebuvo šiam tyrimui naudotose ląstelėse.

„Ši pagrindinė informacija sustiprins daugybę nuolatinių pastangų suprasti visus funkcinius žmogaus genomo niuansus, o tai savo ruožtu suteiks galimybę atlikti genetinius žmogaus ligų tyrimus“, – sako NHGRI direktorius dr. Ericas Greenas.