Cel mai complet genom uman din toate timpurile a fost dezvăluit de oamenii de știință

Oamenii de știință au completat milioane de bucăţi lipsă de ADN uman, obținând cea mai completă imagine a genomului uman de până în prezent, cu excepția unui mic cromozom.

Această realizare stabilește un nou punct de referință pentru înțelegerea diversității genetice umane şi a fost posibilă prin participarea unui consorțiu de peste 100 de oameni de știință şi prin îmbunatăţirea continuă a tehnologiilor de secvențiere a genomului.

Cercetătorii au corectat, de asemenea, mii de erori structurale în cel mai complet genom de referință de până acum. Această realizare nu poate fi subestimată, deoarece are un potențial imens pentru o mai bună înțelegere a evoluției umane și a bolilor.

„Terminarea cu adevărat a secvenţierii genomului uman este ca și cum vom folosi de acum înainte o nouă pereche de ochelari.

Acum că putem vedea totul mai clar, suntem cu un pas mai aproape de a înțelege ce înseamnă totul”, a declarat specialistul în bioinformatică Adam Phillippy de la Institutul Național de Cercetare a Genomului Uman din SUA.

Încă de la lansarea Proiectului Genomului Uman, în urmă cu mai bine de 30 de ani, tehnologiile de secvențiere genetică și tehnicile de prelucrare a datelor au devenit tot mai rapide, mai ieftine și mai precise, permițându-le cercetătorilor să eșantioneze, să secvențieze și să compare mai multe genomuri cu fiecare an care a trecut.

Cu toate acestea, bucăţi mari de ADN, totalizând aproximativ 8 la sută din genomul uman, încă lipseau din cea mai recentă secvență de referință pe care oamenii de știință o foloseau ca șablon pentru a asambla mostre noi de ADN secvențiat.

Oamenii de știință au reunit acele părți ale genomului uman care au fost considerate multă vreme „non-secvenţiabile” pentru a asambla cel mai complet genom de referință de până acum, împărtășind ulterior descoperirile lor într-o colecție de șase lucrări publicată în revista Science.

Efortul herculean de cercetare adaugă genomului uman aproximativ 200 de milioane de perechi de baze de informații genetice – echivalentul unui cromozom complet. Cele mai multe dintre acestea sunt localizate în telomeri, capacele de protecție de la capătul fiecărui cromozom și în secțiunile medii, dense, ale cromozomilor, numite centromeri.

„În sfârșit, de la vârf la vârf, de la telomer la telomer, avem un ansamblu al genomului pe care îl putem privi”, a declarat Winston Timp, specialist în inginerie biomedicală la Universitatea Johns Hopkins.

„Am dobândit o înțelegere sporită a biologiei umane și a bolilor în condiţiile cunoaşterii, cu aproximaţie, a 90 la sută din genomul uman.

Multe aspecte importante erau ascunse, în afara științei, pentru că nu aveam tehnologia necesară pentru a citi acele părți ale genomului”, a declarat David Haussler, specialist în bioinformatică, din cadrul Institutului de genomică Santa Cruz de la Universitatea din California (UC).

Oamenii de știință au cartografiat, pentru prima dată, genomul uman cu zeci de ani în urmă, alăturând și suprapunând „citiri scurte” ale ADN-ului care reprezentau doar câteva sute de baze la un moment dat. Ulterior, secvențierea le-a permis să înțeleagă bucăți repetitive de ADN care anterior erau considerate indescifrabile.

„Aceste părți ale genomului uman pe care nu le-am putut studia mai mult de 20 de ani sunt importante pentru înțelegerea modului în care funcționează genomul, a bolilor genetice și a diversității și evoluției umane”, afirmă geneticianul Karen Miga din cadrul UC Santa Cruz, cel care a condus consorțiul de cercetători.

Metode de secvențiere a genomului uman. Credit: NIH

Noul genom „fără întreruperi”, care acum totalizează peste 3 miliarde de baze, ar putea, de asemenea, să permită înţelegerea modului în care perechile de cromozomi se desprind și se divid fără probleme sau mecanica așa-numitelor gene de salt care „țopăie” în jurul genomului și care, probabil, au un rol crucial în formarea secvenţelor lungi de ADN duplicat.

În loc să fie un mozaic de secvențe adunate de la mai mulți indivizi, genomul de referință nou creat a fost obţinut folosind un tip special de linie celulară care are două copii identice ale fiecărui cromozom (spre deosebire de majoritatea celulelor umane care poartă două copii ușor diferite).

Mai sunt multe de făcut pentru a finaliza genomul de referință (mai întâi trebuie terminat cromozomul Y), dar cercetătorii se apropie tot mai mult de secvențierea în sfârșit a fiecărui nucleotid al ADN-ului uman.

Chiar dacă cercetătorii au mari speranțe că genomul aproape complet, denumit T2T-CHM13, ar putea permite o reprezentare tot mai cuprinzătoare a diversității umane, specialiştii din domeniu încearcă, în acelaşi timp, să rezolve și problema lipsei diversităţii din studiile genetice care amenință să exacerbeze discrepanţele în domeniul sănătății.

Cu toate acestea, echipe de oameni de știință au folosit deja secvența de referință aproape completă pentru a descoperi mai mult de 2 milioane de diferenţe necunoscute anterior în genomul uman. Toate acestea ne vor ajuta la înțelegerea modului în care diferențele genetice individuale pot contribui la anumite boli.

Timpul ne va arăta dacă medicina personalizată se poate ridica cu adevărat la înălțimea promisiunii sale de a oferi tratamente accesibile, ţintite, bazate pe structura genetică a unei persoane.

„În viitor, pentru cineva care are genomul secvențiat, vom putea identifica toate variantele din ADN-ul său și vom putea folosi aceste informații pentru a ghida mai bine îngrijirea medicală”, a declarat Phillippy.

Cercetarea a fost publicată în Science.

Traducere după Scientists Just Unveiled The Most Complete Human Genome of All Time, And It’s Glorious