Откриха последователността на пълния човешки геном
Това включва и изчезналите до момента 8 % от първата „ чернова “ на генома. Две конкурентни стартови технологии помогнаха за това.
Преди двадесет и една години откриватели оповестиха първия „ план “ за секвениране на цялостния човешки геном. Това беше монументално достижение, само че в последователността към момента липсваха към 8% от генома. Сега учени, работещи дружно по целия свят, споделят, че най-сетне са попълнили тези изчезнали 8%.
Ако работата им издържи на партньорската инспекция и се окаже, че в действителност са разшифровали последователността и са събрали човешкия геном в неговата целокупност, това може да промени бъдещето на медицината.
Какво има в генома?
Последователността на човешкия геном от дълго време е голям план с съответни цели. Ако хората схванат по-добре своя генетичен код, те могат да създават по-добри, по-персонализирани медикаменти, в това число генно-фокусирани медикаменти, задвижващи първите ефикасни ваксини против COVID-19.
Хората имат 46 хромозоми, в 23 двойки, които съставляват десетки хиляди обособени гени. Всеки ген се състои от избран брой двойки бази, построени от аденин (А), тимин (Т), гуанин (G) и цитозин (С). В човешкия геном има милиарди двойки бази.
През юни 2000 година Проектът за човешкия геном (HGP) и частната компания Celera Genomics оповестиха първия „ план “ на човешкия геном. Това е резултат от дългогодишна работа, която напредва, тъй като хората не престават да вършат по-добри компютри и логаритми за обработка на генома. По това време учените бяха сюрпризирани, че от над 3 милиарда обособени „ букви “ на базови двойки, хората имат единствено 30 000 до 35 000 гена. Днес този брой е надалеч по-нисък и се движи малко над 20 000.
Три години по-късно HGP приключи задачата си да картографира целия човешки геном и дефинира термините си по следния метод: „ Готовата поредност е механически термин, който значи, че последователността е доста точна (с по-малко от една неточност на 10 000 букви) и с единствените останали пропуски, съответстващи на райони, чиято поредност не може да бъде надеждно позволена с настоящата технология. “
„ Съвременните технологии “ повдигат доста тежки въпроси. По това време HGP употребява развой, наименуван бактериална изкуствена хромозома (BAC), където учените употребяват бактерия, с цел да клонират всяко парче от генома и по-късно да го учат в по-малки групи. Пълна “библиотека BAC ” е 20 000 деликатно готови бактерии с клонирани гени вътре.
Какво се крие в незнайните до момента 8 % от генома, които досегашната „ чернова “ на генома остави недокоснати? Основните двойки в този раздел са направени от доста, доста повтарящи се модели, които просто го вършат прекомерно муден за проучване благодарение на метода на клониране на бактерии.
Това има подсъзнателен смисъл; представете си преброяване от 1 до 50 против просто преброяване 1, 2, 1, 2,.. още веднъж и още веднъж. Част от това, което направи метода BAC сполучлив е, че учените са се погрижили да минимизират и съпоставят припокриванията, което е станало съвсем невероятно в неразучената част от генома.
И по този начин, какво е особеното в новите подходи? Нека първо разгледаме какви са те. Базираната в Калифорния Pacific Biosciences (PacBio) и основаната във Англия Oxford Nanopore имат разнообразни технологии, само че се надпреварват към една и съща цел.
PacBio употребява система, наречена HiFi, където базовите двойки се популяризират безусловно като кръгове, до момента в който бъдат прочетени напълно и с висока акуратност – отсам и името. Системата датира единствено от няколко години и съставлява огромна стъпка напред както по дължина, по този начин и по акуратност за тези по-дълги последователности.
Междувременно Oxford Nanopore употребява електрически ток в своите лични устройства. Нишките на базовите двойки се притискат през микроскопична нанопора – единствено по една молекула в даден миг – където ток ги затваря, с цел да се следи какъв тип молекула са те. Чрез изваждането на всяка молекула учените могат да разпознават цялостната верига.
В новото изследване, оповестено в биологичния сървър bioRxiv, интернационален консорциум от към 100 учени употребява PacBio и Oxford Nanopore технологиите, с цел да преследва някои от останалите незнайни сектори от човешкия геном.
„ Консорциумът съобщи, че е нараснал броя на ДНК бази от 2,92 милиарда на 3,05 милиарда, което е нарастване с 4,5 [процента]. Но броят на гените се е нараснал единствено с 0,4 [процента], до 19 969 “, оповестява Stat. Това демонстрира какъв брой огромни са мощно повтарящите се последователности на базови двойки в тази зона спрямо гените, които те съставляват.
Липсващите връзки
Джордж Чърч, биолог от университета в Харвард, споделя:
„ Ако тази работа премине през партньорската инспекция сполучливо, това ще бъде първият път, когато който и да е геном на гръбначни животни е изцяло картографиран. И повода наподобява е просто, че и двете нови технологии разрешават да се четат доста дълги низове от базови двойки едновременно.
Защо изчезналата информация за гените е толкоз значима? Шепа най-популярни гени заемаха по-голямата част от изследователския интерес и финансиране. Пренебрегваните гени съдържат обаче доста основни механизми, които предизвикват заболявания, да вземем за пример.
Има едно малко усложнение, въпреки че то важи и за оповестения през 2000 година първи план на генома. И двата плана са изследвали кафези, които са имали единствено 23 хромозома вместо цялостните 46. Това е по този начин, тъй като те употребяват кафези, получени от репродуктивната система, където яйцеклетките и сперматозоидите носят половината от цялостния хромозомен товар.
Клетката е от хидатидиформна бенка, тип репродуктивен напредък, който съставлява извънредно ранен, нежизнеспособен съюз сред сперматозоиди и яйцеклетка, която няма ядро. Изборът на този тип клетка, която е била съхранявана и култивирана като „ клетъчна линия “, употребена за проучвателен цели, понижава на половина голямата работа за секвениране.
Следващата стъпка е и PacBio, и Оксфорд да секвенират целия 46-хромозомен човешки геном. Но по тази причина ще би трябвало да изчакаме известно време.
