Rahvusvaheline inimgenoomi järjestuse konsortsium kuulutab välja inimgenoomi töökavandi

Rahvusvaheline inimgenoomi järjestuse konsortsium kuulutab välja inimgenoomi töökavandi
Rahvusvaheline inimgenoomi järjestuse konsortsium kuulutab välja inimgenoomi töökavandi
Anonim

Inimgenoomi projekti avalik konsortsium teatas täna, et on koostanud inimgenoomi järjestuse töökavandi – inimese geneetilise plaani. See oluline verstapost hõlmas kahte ülesannet: suurte DNA fragmentide paigutamine õigesse järjekorda, et katta kõik inimese kromosoomid, ja nende fragmentide DNA järjestuse määramine.

Täna teatatud koost koosneb kattuvatest fragmentidest, mis katavad 97 protsenti inimese genoomist, millest järjestus on juba kokku pandud ligikaudu 85 protsendi genoomist.See jada on ühendatud As, Ts, Cs ja G stringiks, mis on järjestatud piki inimese kromosoomide pikkust.

Genoomijärjestuse tootmine on viimase aasta jooksul hüppeliselt kasvanud, kusjuures enam kui 60 protsenti järjestusest on toodetud ainuüksi viimase kuue kuu jooksul. Selle aja jooksul on konsortsium tootnud 1000 alust sekundis töötlemata järjestust – 7 päeva nädalas, 24 tundi ööpäevas.

Töökavandi keskmine kvaliteet ületab tunduv alt konsortsiumi esialgseid ootusi sellele vahetootele.

Konsortsiumikeskused on tootnud oodatust palju rohkem järjestuse andmeid (üle 22,1 miljardi aluse toorjärjestuse andmetest, mis hõlmavad kattuvaid fragmente kokku 3,9 miljardi alusega ja pakuvad inimese genoomi seitsmekordse järjestuse katvuse).

Selle tulemusena on "tööprojekt" lõplikule "valmis" vormile oluliselt lähemal kui selles etapis oodatav konsortsium. Ligikaudu 50 protsenti genoomi järjestusest on peaaegu valmis või paremas vormis ja 24 protsenti sellest on täielikult valmis.Kogu genoomis paikneb keskmine DNA segment pidevas lünkadeta järjestuses, mis koosneb 200 000 alusest. Selle koostu kõigi DNA järjestuste keskmine täpsus on 99,9 protsenti.

Avaliku projekti jadateavet on pidev alt, viivitamatult ja vab alt maailmale avaldatud, ilma selle kasutamise või edasijagamise piiranguteta. Teavet skannivad iga päev akadeemiliste ringkondade ja tööstuse teadlased, samuti biotehnoloogidele teabeteenuseid pakkuvad kommertsandmebaasid.

Genoomijärjestuse põhjal on juba tuvastatud kümneid tuhandeid geene. Praeguse järjestuse analüüs näitab 38 000 ennustatud geeni, mida kinnitavad eksperimentaalsed tõendid. Eksperimentaalselt testimiseks on veel tuhandeid täiendavaid geeniennustusi. Juurdepääsuga töökavandile on tuvastatud kümneid haigusgeene.

Konsortsiumi eesmärgid. genoomi ja mis on sekveneeritud "töötava mustandi" kujul, st.e.- mõningate lünkade ja ebaselgustega. Konsortsiumi lõppeesmärk on toota täielikult "valmis" jada, st ilma lünkadeta ja 99,99-protsendilise täpsusega. Selle lõppeesmärgi sihtkuupäev oli 2003. aasta, kuid tänased tulemused tähendavad, et lõplik, ajaproovile vastupidav jada valmib tõenäoliselt sellest ajakavast tunduv alt varem.

Täiendavad lähenemisviisid. Seotud teadaandes teatas Celera Genomics täna, et on lõpetanud oma esimese inimese genoomi DNA järjestuse koostamise.

Riiklikud ja eraprojektid kasutavad sarnast automatiseerimis- ja sekveneerimistehnoloogiat, kuid erinevat lähenemist inimgenoomi sekveneerimisele. Avalik projekt kasutab "hierarhilist haavlipüssi" lähenemisviisi, mille puhul üksikud suured teadaoleva asukohaga DNA fragmendid allutatakse haavli järjestusele (st purustatakse väikesteks fragmentideks, mis sekveneeritakse ja seejärel järjestuste kattumise alusel uuesti kokku pannakse).

Celera projektis kasutatakse "terve genoomi haavlipüssi" lähenemisviisi, mille puhul kogu genoom purustatakse väikesteks fragmentideks, mis sekveneeritakse ja järjestuste kattumise alusel uuesti kokku pannakse.

Hierarhilise püssimeetodi eeliseks on see, et iga üksiku järjestuse globaalne asukoht on kindl alt teada, kuid selleks on vaja koostada kaart suurtest genoomi katvatest fragmentidest. Kogu püssimeetod ei nõua seda etappi, kuid esitab montaažifaasis muid väljakutseid.

Mõlemad lähenemisviisid joondavad järjestuse piki inimese kromosoome, kasutades inimgenoomiprojekti koostatud füüsilisel kaardil olevaid maamärke.

"Need kaks lähenemisviisi täiendavad üksteist üsnagi. Avalik projekt ja Celera kavatsevad arutada kahe projektiga kasutatud meetodite suhtelisi teaduslikke eeliseid. Lõpuks võib parim lähenemisviis olla nende kombinatsiooni kasutamine. meetodid tulevaste genoomide järjestamiseks, " ütles Francis Collins, M.D., Ph.D., riiklike tervishoiuinstituutide riikliku inimgenoomi uurimisinstituudi direktor. Tegelikult hõlmavad avaliku projekti praegused plaanid laborihiire genoomi järjestamiseks seda hübriidstrateegiat.

Järgmine faas. Inimgenoomi projekt keskendub nüüd "töötava mustandi" ja peaaegu "valmis" järjestuste teisendamisele "valmis" vormiks. Seda tehakse, täites lüngad töökavandis ja tõstes üldise järjestuse täpsust 99,99 protsendini. Kuigi "töökavandi" versioon on kasulik enamiku biomeditsiiniliste uuringute jaoks, on ülitäpne jada, mis on võimalikult lähedane täiuslikule, kriitilise tähtsusega kogu teabe saamiseks, mida inimese järjestuse andmetest saada on. See on juba saavutatud 21. ja 22. kromosoomi ning 24% kogu genoomist.

Inimese DNA variatsioon. Oodatust suurem järjestuste tootmine on toonud kaasa ka inimese geneetiliste variatsioonide põrke, mida nimetatakse ühe nukleotiidi polümorfismideks või SNP-deks. Inimgenoomi projekt oli seadnud eesmärgiks avastada 2003. aastaks 100 000 SNP-d. Juba tänaste kokkupandud järjestuste ja muude The SNP Consortiumi kogutud andmetega on teadlased nüüdseks leidnud enam kui 300 000 SNP-d ja tõenäoliselt on neil juba miljon SNP-d. aastalõpp.Need SNP-d on võimas tööriist inimeste haiguste ja inimkonna ajaloo uurimiseks.

Taust

Sekveneerimist, 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 olemuse tõttu., mis hõlmab umbes 1000 teadlast üle maailma, kes töötavad tõhus alt koos.

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 ja mida genoomiprojektis kasutatavates vektorsüsteemides ei taastata. Sellised piirkonnad moodustavad umbes 10% genoomist ja on väidetav alt heterokromaatilised. (Näiteks kromosoomide kese, mida nimetatakse tsentromeerideks, koosneb heterokromaatilisest DNA-st.)

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. Need viis keskust on koos tekitanud umbes 82% järjestusest. Järgmises loendis on üksikasjalikumat teavet 16 keskuse ja nende individuaalse panuse kohta inimgenoomi projekti.

Projekt on tihed alt koordineeritud, et ükski genoomi piirkond ei jääks järelevalveta ja dubleerimine oleks minimeeritud. Kõik rahvusvahelises konsortsiumis osalejad on järginud projekti kvaliteedistandardeid ja igapäevast andmete avaldamise poliitikat. Projekti rahastatakse riigiasutuste ja avalike heategevusorganisatsioonide toetustest erinevates riikides.Nende hulka kuuluvad riiklik inimgenoomi uurimisinstituut riiklike terviseinstituutide juures, Wellcome Trust Inglismaal ja USA energeetikaministeerium.

Töökavandi kogumaksumus on maailmas ligikaudu 300 miljonit dollarit, millest ligikaudu poole (150 miljonit dollarit) rahastavad USA riiklikud tervishoiuinstituudid. Inimese genoomi järjestamise maksumuseks on mõnikord teatatud 3 miljardit dollarit. See arv viitab aga esialgsele hinnangule inimgenoomi projekti kogurahastamise kohta 15-aastase perioodi jooksul (1990–2005) paljude genoomikaga seotud teaduslike tegevuste jaoks. Nende hulka kuuluvad inimeste haiguste, eksperimentaalsete organismide (nagu bakterid, pärmseened, ussid, kärbsed ja hiired) uuringud, bioloogiliste ja meditsiiniliste uuringute uute tehnoloogiate väljatöötamine, arvutusmeetodid genoomide analüüsimiseks ning geneetikaga seotud eetilised, juriidilised ja sotsiaalsed küsimused.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Inimese genoomi järjestamise konsortsiumi moodustavad kuusteist institutsiooni on järgmised:

1. Baylor College of Medicine, Houston, Texas, USA

2. Pekingi inimgenoomikeskus, Hiina Teaduste Akadeemia geneetikainstituut, Peking, Hiina

3. Gesellschaft fur Biotechnologische Forschung mbH, Braunschweig, Saksamaa

4. Genoscope, Evry, Prantsusmaa

5. Genome Therapeutics Corporation, W altham, MA, USA

6. Molekulaarse biotehnoloogia instituut, Jena, Saksamaa

7. Joint Genome Institute, USA energeetikaministeerium, Walnut Creek, CA, USA

8. Keio ülikool, Tokyo, Jaapan

9. Max Plancki molekulaargeneetika instituut, Berliin, Saksamaa

10. RIKEN Genomic Sciences Center, Saitama, Jaapan

11. Sangeri keskus, Hinxton, Ühendkuningriik

12. Stanfordi DNA järjestuse ja tehnoloogia arenduskeskus, Palo Alto, CA, USA

13. Washingtoni ülikooli genoomikeskus, Seattle, WA, USA

14. Washingtoni ülikooli multimegabaasi sekveneerimiskeskus, Seattle, WA, USA

15. Whiteheadi biomeditsiiniuuringute instituut, MIT, Cambridge, MA, USA16. Washingtoni ülikooli genoomi sekveneerimiskeskus, St.Louis, MO, USA

Lisaks mängisid kaks institutsiooni viimase kaheksateistkümne kuu jooksul inimgenoomi projekti arvutusliku toe ja analüüsi pakkumisel võtmerolli. Nende hulka kuuluvad:

NIH-i riiklik biotehnoloogiateabe keskus

Euroopa Bioinformaatika Instituut Ühendkuningriigis Cambridge'is

Santa Cruzi California ülikooli ja Neomorphic, Inc. teadlased aitasid samuti kromosoomidevahelist genoomi järjestust kokku panna.

Populaarne teema