Die Veröffentlichung eines "Entwurfs" der Sequenzierung des menschlichen Genoms im Jahr 2001 war ein bedeutsamer Moment. Es hat einen tiefgreifenden Wandel in unserem Verständnis von ausgelöst Genetik Mensch. Es ebnete den Weg für bemerkenswerte Fortschritte im Studium der Biologie und in der Behandlung von Krankheiten.
Einige Abschnitte hatten jedoch keine Sequenzierung erhalten, und andere Informationen waren falsch. Genau zwei Jahrzehnte später bekamen wir eine neue Version. Es wurde als Druckvorstufe von einem internationalen Forscherkonsortium veröffentlicht. Es muss noch von Experten begutachtet werden, aber es scheint endlich "vollständig".
Sequenzierung: Warum haben wir so lange gebraucht?
Technologische Einschränkungen haben die Sequenzierung des menschlichen Genoms nur auf den „euchromatischen“ Teil des Genoms beschränkt, 92 % unseres Genoms, in dem sich die meisten Gene befinden. Grundsätzlich der aktivste Sektor bei der Herstellung von Genprodukten wie RNA und Proteinen.
Die neue Sequenzierung sollte die verbleibenden Lücken füllen und alle 3.055 Milliarden Basenpaare ("Buchstaben") unseres DNA-Codes vollständig bereitstellen. Daten werden öffentlich zugänglich gemacht, in der Hoffnung, dass andere Forscher sie für ihre Forschung nutzen.
Der heterochromatische Teil
Ein Großteil des neu sequenzierten Materials ist der „heterochromatische“ Teil des Genoms, der „dichter gepackt“ ist als das euchromatische Genom und viele sich stark wiederholende Sequenzen enthält, die sehr schwer genau zu lesen sind.
Früher dachte man, dass diese Regionen keine wichtigen genetischen Informationen enthalten, aber heute weiß man, dass sie Gene enthalten, die an grundlegenden Prozessen wie der Bildung von Organen während der Embryonalentwicklung beteiligt sind. Unter den 200 Millionen neu sequenzierten Basenpaaren befinden sich etwa 115 Gene, von denen erwartet wird, dass sie an der Produktion von Proteinen beteiligt sind.
Zwei Schlüsselfaktoren haben diese großartige Leistung ermöglicht:
Eine ganz besondere Zelle
Die neu veröffentlichte Genomsequenz wurde aus menschlichen Zellen erstellt, die aus einer sehr seltenen Gewebeart namens . gewonnen wurden Wasserrad. Ein Zustand, der auftritt, wenn ein befruchtetes Ei das gesamte genetische Material verliert, das ihm von seiner Mutter gegeben wurde. Die meisten Zellen enthalten zwei Kopien jedes Chromosoms, eine von jedem Elternteil und das Chromosom von jedem Elternteil, das zu einer anderen DNA-Sequenz beiträgt. Eine Zelle eines vollständigen Blasenmols er hat nur zwei Kopien der Chromosomen seines Vaters und die genetische Sequenz jedes Chromosomenpaares ist identisch.
Dies machte es viel einfacher, die gesamte Genomsequenzierung zusammenzustellen.
Viele, viele Fortschritte in der Sequenzierungstechnologie
Nach Jahrzehnten sehr langsamen Fortschritts erreichte das Humangenomprojekt 2001 seinen Wendepunkt, indem es den Weg für eine Methode namens "Schrotflinten-Sequenzierung". Dabei wurde das Genom in sehr kleine Fragmente von etwa 200 Basenpaaren zerlegt, in die Bakterien geklont, um ihre Sequenzen zu entschlüsseln, und dann wie ein riesiges Puzzle wieder zusammengesetzt.
Dies ist der Hauptgrund dafür, dass der ursprüngliche Sequenzierungsentwurf nur die euchromatischen Regionen des Genoms abdeckte: Nur diese Regionen konnten mit der „Schrotflinte“ zuverlässig sequenziert werden.
Die neueste Sequenz wurde unter Verwendung von zwei neuen komplementären DNA-Sequenzierungstechnologien erzielt. Una wurde entwickelt von PacBio und ermöglicht es Ihnen, längere DNA-Fragmente mit sehr hoher Präzision zu sequenzieren.
Die zweite, entwickelt von Oxford-Nanopore, produziert sehr lange Abschnitte einer kontinuierlichen DNA-Sequenz. Diese neuen Technologien ermöglichen es, dass die Puzzleteile Tausende oder sogar Millionen von Basenpaaren lang sind, was den Zusammenbau erleichtert.
Die neuen Informationen haben das Potenzial, unser Verständnis der menschlichen Biologie zu verbessern, einschließlich der Funktionsweise und der Erhaltung ihrer Struktur von Chromosomen. Es wird auch unser Verständnis von genetischen Erkrankungen wie dem Down-Syndrom verbessern, denen eine Chromosomenanomalie zugrunde liegt.
Komm schon, aber jetzt ist das Genom komplett sequenziert!
Ähm, nein. Auch jetzt nicht.
Eine offensichtliche Auslassung ist das Y-Chromosom, denn die hydatiformen Molarenzellen, die zur Erstellung der Sequenzierung verwendet wurden, enthielten nur zwei identische Kopien des X-Chromosoms. Aber diese Arbeit ist im Gange und die Forscher sagen voraus, dass ihre Methode auch das Y-Chromosom genau sequenzieren kann, obwohl sie sehr repetitive Sequenzen.
Allerdings ist es noch ein weiter Weg
Die Sequenzierung des (fast) vollständigen Genoms einer menschlichen Zelle ist zwar ein wirklich beeindruckender Meilenstein, aber nur einer von mehreren entscheidenden Schritten zum vollständigen Verständnis der menschlichen genetischen Vielfalt. Die nächste Arbeit wird sein, die Genome verschiedener Populationen zu untersuchen (die vollständigen hydatiformen Molarenzellen waren europäisch).
