Има голям проблем с ядрото на проекта за човешкия геном

Проектът за човешкия геном, който започна през 90-те години, беше Homo sapiens Успешен опит да се начертае цялата ДНК на нашия вид. Тя произвежда човешкия референтен геном, фино полирана колекция от човешка ДНК, която е от решаващо значение за генетичните изследвания и услугите за генетично изследване по целия свят. Интегрална, както беше с научната общност, двама изследователи от университета „Джон Хопкинс“ са открили, че референтният геном липсва част или две - добре, 296,485,284 базови двойки ДНК, за да бъдем точни.

Референтният геном е основна карта на човешкия генетичен материал, която се използва като основа за сравнение. Когато подреждаме собствената си ДНК за поглед върху здравето, семейната история и бъдещия риск от заболяване, ние прекъсваме последователността в много малки парчета и сравняваме участъците с референтния геном, търсейки области, в които се различаваме. Основният проблем с това, пишат учените в скорошна статия в Nature Genetics е, че референтният геном се основава до голяма степен на един човек. Имайки предвид безбройните генетични разлики между 7,7 милиарда живи днес, това очевидно не е идеално.

Професор по компютърни науки и биостатистика доц. Д-р Стивън Залцберг и д-р Рейчъл Шърман. случай, този геномен с референции не улови разнообразието на човешката генетика. Някои популации, добавят те, се различават твърде много от този референтен геном. За да направят своя случай, те се отнасят до геномите на 910 индивида от двадесет различни страни, всички от пан-африкански произход.

В ДНК на тези индивиди, екипът е открил 300 милиона парчета ДНК, които не съществуват в нашия "референтен" геном. Ако пренебрегнем толкова много материал, казва Залцберг, неизбежно ще пропуснем ключови прозрения за здравето и историята на конкретни популации. Те също са човешки, така че не трябва ли да бъдат представени в „човешкия“ референтен геном?

"Тези региони са по същество невидими за генетичната общност, докато имаме референтен геном, който включва тези региони," казва Salzberg. Inverse.

Проблемът с референтния геном.

През годините непрекъснато работихме по референтния геном. Но последните анализи показват, че почти седемдесет процента от неговия материал е придобит от един афро-американски индивид, който се нарича само RPCI-11, обяснява Залцбург.

Това означава, че когато учените извършват генетичен анализ, за ​​да идентифицират различията между различни популации от цял ​​свят, през повечето време те сравняват тези геноми с генетичния материал, най-вече от един човек. Това ни кара често да пренебрегваме материали, които може да са твърде различни от това, казва Шърман. Тя ги нарича „липсващи парчета“.

"Когато свържете нещата, ще има парчета, които изобщо не се подреждат, защото са твърде различни, за да отговарят на нищо от референтния геном.", Казва Шърман. - Тогава игнорираш всички неща, които не се подреждат, тъй като не са релевантни или наистина не си струва да се гледа, когато може би всъщност това са парчетата, които са най-интересни, защото са най-различни от референтния геном.

В проучването Шърман и Залцберг взеха големи парчета от този „различен“ материал (около 1000 двойки бази) и се опитаха да определят дали те просто представляват случайни струни от грешки в последователността - или наистина притежаваха полезна информация за неизследвана човешка ДНК.

Екипът стигна до заключението, че тази „нова“ ДНК е с достатъчно високо качество, за да гарантира втори проход, въпреки че не знаят каква е нейната значимост за човешкото тяло.

Какви са последиците?

Досега, казва Шърман, ние наистина не знаем какво липсва, като пренебрегваме ДНК, която не е представена в референтния геном. Но кой знае какво можем да намерим там, ако погледнем?

Salzberg предлага да си представим измислено население, което има допълнителна хромозома - 24 вместо обичайните 23 във всяка клетка. Нищо в тази допълнителна хромозома от тази популация няма да се свърже с референтния геном. Може би, казва тя, някъде на тази скрита хромозома, е причината, поради която измисленото население има тенденция да развива определена болест - и защо останалата част от света не е така. Но тъй като нямаме правилната референция да го сравним, никога няма да разберем, че е там.

Оригинална реклама, която донесе донорите за Проекта за човешкия геном (Buffalo News, 23.03.1997), питър де Йонг, който постави рекламата pic.twitter.com/gNB7mMv3Yu

- Джей Шендуре (@Jshendure) 28 октомври 2017

"Ако от време на време се появиха мутации в тази хромозома, които причиняват проблеми, никога няма да можете да ги изучавате", казва Salzberg. "Никога няма да можете да ги наблюдавате, ако разчитате изключително на този референтен геном."

Нека бъдем ясни: това изследване не дава доказателства за някои неоткрити хромозоми. Но това предполага, че вероятно много ни липсва, когато използваме един референтен геном от някой, наречен RPCI-11, като основа за всички наши анализи на ДНК на целия ни вид.

Как можем да го поправим?

Вместо да се стремим към единен универсален референтен геном, екипът твърди, че трябва да имаме a куп на референтни геноми - може би един за всяка интересна популация.

"Това, което ние настояваме тук, е това, че наистина трябва да изграждаме референтни геноми за всяка популация", казва Шърман. "Ако в тази популация липсва толкова много ДНК, то моделът трябва да се промени."

Някои страни са взели на себе си поне да се опитат да създадат свои собствени референтни геноми. Дания например съставя генетичен материал от 150 датчани в опит да направи истински „датски” референтен геном. Документ за 2016 г. в природа описва опит за съставяне на справка за корейски индивиди, въпреки че този документ също описва само изследване, проведено върху един човек. Но други проекти, като проекта 1000 Genomes, също се опитват да започнат този процес, но е много работа да се създаде справочен материал, подобен на сегашната версия, известна като GRCh38.

"Трябва да направите нещо повече, отколкото просто да отидете и да подредите друг човек от друго население, за да създадете референтен геном", добавя той. - Трябва да направиш още малко.

Не е, че учените не са наясно, че се нуждаем от повече референтни геноми. Залцберг се надява, че вече ще има повече от тях и че поне ще бъдат широко възприети като стандартни референтни геноми. Документът се оплаква, че нито един от тези опити не е постигнал същия статут и влияние като GRCh38 - макар че това е целта на датския проект.

Напред, Шърман и Залцберг поемат сами, за да започнат този проект, като изградят няколко допълнителни референтни генома, които те се надяват да излязат от една до две години. Те искат да започнат да създават библиотека от референтни геноми, за да помогнат на хората да разберат колкото се може повече от техния генетичен материал, без значение колко е „различен“.

"Това, което наистина трябва да имаме, са стотици референтни геноми", добавя той. - Това ще стане един ден.