Avalik konsortsium käivitab inimese genoomi järjestamise viimase etapi: 85 protsenti inimgenoomi järjestusest on kokku pandud ja avalikkusele kättesaadav

Avalik konsortsium käivitab inimese genoomi järjestamise viimase etapi: 85 protsenti inimgenoomi järjestusest on kokku pandud ja avalikkusele kättesaadav
Avalik konsortsium käivitab inimese genoomi järjestamise viimase etapi: 85 protsenti inimgenoomi järjestusest on kokku pandud ja avalikkusele kättesaadav
Anonim

8. mai 2000 – Human Genome Projecti rahvusvaheline konsortsium teatas täna inimgenoomi järjestamise projekti viimase etapi ametlikust käivitamisest – jõupingutustest dešifreerida 3 miljardit inimkeha moodustavat DNA tähte. Verstapost tähistab üleminekut inimese DNA "töötava mustandi" loomise algfaasist täieliku "valmis" järjestuse loomise lõppfaasi.

Kuusteist genoomikeskust üle maailma Ameerika Ühendriikidest ja Euroopast Jaapani ja Hiinani alustavad ametlikult inimgenoomi projekti teist etappi homme, 9. mail.

Esimene faas on neljateistkümne kuuga katnud enamiku inimese kromosoomidest. Viimane järelejäänud DNA sellest esimesest etapist on juba keskuste sekveneerimistorudes ja see voolab järgmise kuue nädala jooksul avalikesse andmebaasidesse.

Teine faas hõlmab inimese genoomi "valmis" järjestuse loomist, täites järjestuses olevad lüngad ja suurendades järjestuse üldist täpsust 99,99 protsendini.

Esimene faas: töökava Esimese etapi eesmärk oli luua "tööprojekt", mis kataks 90 protsenti inimese DNA eukromaatilisest osast, sekveneerides suuri "kloone", mis esindavad genoomi segmente. Järjestuse mustand võimaldab teadlastel enamiku inimese geene otseselt tuvastada, kuigi järjestus ise sisaldab endiselt lünki ja ebakindlust.

Keskused on seni tootnud ja vabastanud järjestusi kattuvatest kloonidest, mis sisaldavad kokku 3,2 miljardit DNA tähte. Arvestades kattumisi, katavad need segmendid ligikaudu 85 protsenti inimese genoomist. (Nende kloonide järjestuste loomine hõlmas tegelikult enam kui 16 miljardi aluse toore DNA järjestusteabe genereerimist, kusjuures tüüpiline kloon oli "kaetud" juhuslike järjestustega rohkem kui viiekordse sügavusega.)

Ülejäänud kloonid, mis lõpetavad töökavandi, valiti välja aprilli lõpus ja on praegu kuueteistkümnes keskuses töös. Lõplikud "töökavandi" andmed liiguvad nüüd avalikesse andmebaasidesse kiirusega 10 000 DNA-kirja minutis ja kõik deponeeritakse juuni keskpaigaks.

Töökavand on kokku pandud kaheetapilisel viisil. Iga kloon "monteeritakse" kõigepe alt selle järjestusteabest. Erinevad kloonid saab seejärel nende kromosomaalse asukoha alusel inimese genoomis "paigutuseks" kokku panna.

Rahvusvahelise konsortsiumi teadlased koostasid aprilli keskel esimese põhjaliku inimgenoomi „paigutuse”. Paigutus näitab kromosoomide positsioone ja üksikasjalikku seost enam kui 20 000 suure klooni vahel, mida kasutatakse genoomi järjestamiseks; see tõstab esile ka ülejäänud kaetavad segmendid. Paigutuse kloonidel on ka tohutu väärtus peale nende vahetu rolli sekveneerimise abistajatena: need on inimese geneetika jaoks püsivad ressursid, kuna neid saab kasutada geenifunktsiooni otsesteks bioloogilisteks uuringuteks.

'On hingemattev näha DNA järjestusi piki inimese kromosoome ühest otsast teise," ütles Dr Robert Waterston, Missouri osariigis St. Louisis asuva Washingtoni ülikooli genoomijärjestuskeskuse direktor. Üksikud panused on kokku langenud, et saada üldine pilt. Nüüd saame asuda allesjäänud aukude sulgemisele.'

'Inimese DNA järjestamise areng on olnud hämmastav, ütles dr.Eric S. Lander, Massachusettsi osariigis Cambridge'is asuva Whiteheadi instituudi genoomiuuringute keskuse direktor, kes põhjendas kiirenemist erinevate keskuste automatiseerimise, informaatika ja korralduse edusammudega. "Varasemad prognoosid on jäänud tolmuseks. Tulemuseks on teabeplahvatus, mis õhutab revolutsiooni biomeditsiinilistes uuringutes.'

Töökavandi jadateave on viivitamatult ja vab alt maailmale avaldatud, ilma piiranguteta selle kasutamisele või levitamisele. Teavet skannivad iga päev akadeemiliste ringkondade ja tööstuse teadlased, samuti biotehnoloogidele teabeteenuseid pakkuvad kommertsandmebaasi ettevõtted. Juba praegu on genoomi järjestusest tuvastatud kümneid tuhandeid geene. Veelgi enam, geenide asukoht genoomis on töökavandi järjestuse abil täpselt kindlaks määratud kõrge eraldusvõimega, kuna töö mustandi iga osa on tuletatud teadaoleva asukohaga kloonist, mis vastab ühele kahekümnetuhandikule (1/20 000) genoom.

Näiteks on „töötav kavand” võimaldanud inimgeneetikutel leida geene, mis põhjustavad kümneid pärilikke haigusi, sealhulgas rinnavähki, pärilikku kurtust, insulti, epilepsiat, diabeeti ja erinevaid luustikuhaigusi.

Järjestuse kavandit kasutab ressursina ka SNP konsortsium, tööstuse ja akadeemiliste ringkondade koostöö, et tuvastada DNA järjestuse varieeruvuse kohti inimpopulatsioonis. Konsortsium on tuvastanud rohkem kui 150 000 sellist variatsioonikohta, mida nimetatakse üksikute nukleotiidide variatsioonideks (SNP). Need SNP-d on võimas tööriist inimeste haiguste ja inimkonna ajaloo uurimiseks ning need avaldatakse ka avalikkusele.

Lõpuks on järjestuse mustand ajendanud paljusid põhilisi bioloogilisi uuringuid. Näiteks on teadlased seda hiljuti kasutanud maitse molekulaarse aluse avastamiseks, mis on üks viiest inimese meeltest.

Teine faas: lõpetamine Teise faasi eesmärk on toota inimese genoomi "valmis" järjestus, täites järjestuses olevad lüngad ja suurendades järjestuse üldist täpsust 99-ni.99 protsenti. (Töökavand saavutab selle täpsustaseme enam kui 90 protsendil oma DNA-alustest, kuid selle ülejäänud positsioonide puhul on selle ebakindlus mõnevõrra suurem.)

Protsess hõlmab kahte tegevust: (1) täiendava sekveneerimise teostamine esimeses faasis kasutatud kloonidest ja; (2) mõnede täiendavate kloonide valimine ja sekveneerimine kromosoomi segmentidest, mida esimene faas ei hõlma.

'Kuna esimese faasi viimased kloonid on meie valmistamisel, saame nüüd pöörata kogu tähelepanu teisele faasile, " ütles Inglismaal Cambridge'i lähedal asuva Sangeri keskuse direktor dr John Sulston. Viimistlusfaas peaks kulgema kiiresti, tuginedes kogu viimase aasta jooksul saadud kogemusele. Kuigi ametlikult on eesmärk lõpetada 2003. aastal, tehakse suurem osa tööst palju varem.'

Kuigi töökavandi järjestus võimaldab geene endid ära tunda, muudab nn valmis järjestuse suurem täpsus ja täielikkus sellest kuldstandardi võrdlusaluseks, mida saab konkreetse üksiku identifitseerimiseks hõlpsasti võrrelda üksikute patsientide DNA-ga. -pärilikke haigusi põhjustavad tähemutatsioonid.

Teiseks faasiks valmistudes on rahvusvaheline konsortsium välja töötanud suure läbilaskevõimega meetodid kvaliteetse "valmis" genoomse järjestuse loomiseks. Protsessi käigus on ligikaudu 20 protsenti inimese genoomist (600 miljonit alust) viimistletud kõrgel tasemel – 99,99 protsenti täpsust ja täielikkust. Inimese kromosoomi 22 valmis järjestus avaldati 1999. aasta detsembris.

Täna avaldavad rahvusvahelise konsortsiumi teadlased ajakirjas Nature avaldatud artikli, milles kirjeldatakse Downi sündroomiga seotud kromosoomi 21. kromosoomi lõppenud järjestust. Seda tööd juhtisid Jaapani ja Saksamaa teadlased.

'Inimese genoomi järjestamise eesmärk on luua kindel alus järgmise sajandi biomeditsiinilisteks uuringuteks, " ütles Baylor College of Medicine sekveneerimiskeskuse direktor dr Richard Gibbs. "Me ei peatu enne, kui kõik ebakindlused, mida saab lahendada, on lahendatud."

Rahvusvaheline konsortsium kinnitas täna veel kord oma pühendumust teise etapi teabe viivitamatule avalikustamisele.

Rahvusvahelise genoomi tippkohtumise kohtumine Teise etapi käivitamine langeb kokku kuueteistkümne genoomikeskuse juhtide rahvusvahelise tippkohtumisega, mis toimub kolmapäeval, 10. mail Cold Spring Harbori laboris Long Islandil, New Yorgis. Taustjärjestamist, mis määrab DNA nelja keemilise aluse (tavaliselt lühendatud A, T, C ja G) täpse järjekorra, on inimgenoomi projektis kiirendatud DNA dešifreerimise tehnoloogiliste edusammude ja jõupingutuste koostöö, mis hõlmab umbes 1000 teadlast üle maailma teevad tõhusat koostööd.

Inimese genoomi järjestamise projekti eesmärk on määrata kindlaks inimese genoomi eukromaatilise osa järjestus. Eukromaatiline osa välistab teatud piirkonnad, mis koosnevad väga korduva DNA pikkadest osadest, mis kodeerivad vähe geneetilist teavet.Selliseid piirkondi peetakse heterokromaatiliseks. (Heterokromaatiliste piirkondade näideteks on kromosoomide keskused, mida nimetatakse tsentromeerideks.)

Rahvusvahelisse inimgenoomi järjestuse konsortsiumisse kuuluvad teadlased 16 institutsioonist Prantsusmaal, Saksamaal, Jaapanis, Hiinas, Suurbritannias ja Ameerika Ühendriikides. Viis suurimat keskust asuvad: Baylor College of Medicine, Houston, Texas; Ühine genoomiinstituut Walnut Creekis, CA; Sangeri keskus Inglismaal Cambridge'i lähedal; Washingtoni ülikooli meditsiinikool, St. Louis; ja Whiteheadi instituut, Cambridge, Massachusetts.

Projekti rahastatakse valitsusasutuste ja avalike heategevusorganisatsioonide toetustest erinevates riikides. Nende hulka kuuluvad USA riiklike terviseinstituutide riiklik inimgenoomi uurimisinstituut, Wellcome Trust Inglismaal ja USA energeetikaministeerium.

Esimese etapi (tööprojekt) kogumaksumus on maailmas ligikaudu 300 miljonit dollarit, millest ligikaudu poole (150 miljonit dollarit) rahastavad USA riiklikud tervishoiuinstituudid.

Populaarne teema