Там є величезна проблема з ядром проекту геному людини

Проект людського генома, який розпочався в 1990-х роках, був Homo sapiens Успішної спроби визначити всю ДНК нашого виду. Він створив людський референс-геном, тонко поліровану колекцію людської ДНК, що є вирішальним для генетичних досліджень та послуг з генетичного тестування в усьому світі. Інтегральний, як це було з науковим співтовариством, двоє дослідників з Університету Джонса Хопкінса виявили, що в довідковому геномі відсутній шматок або два - ну, а точніше, 296,485,284 пар основ ДНК.

Референтний геном є істотною картою генетичного матеріалу людини, який використовується як основа для порівняння. Коли ми прослідковуємо нашу власну ДНК для розуміння здоров'я, сімейної історії та майбутнього ризику захворювання, ми розсікаємо послідовність на багато дрібних шматочків і порівнюємо їх з референсним геномом, шукаючи області, де ми відрізняємося. Фундаментальна проблема з цим, вчені пишуть в недавньому документі в Росії Природа генетики є те, що еталонний геном базується в основному на одній людині. Беручи до уваги безліч генетичних відмінностей серед 7,7 мільярдів живих людей сьогодні, це, очевидно, не ідеально.

Професор інформатики та біостатистики, доктор філософських наук Стівен Зальцберг та доктор філософії Рейчел Шерман. Визначте, що цей єдиний референс-геном не враховує різноманіття генетики людини. Деякі популяції, як вони додають, відрізняються забагато з цього еталонного геному. Для того, щоб зробити їх справу, вони посилаються на геноми 910 осіб з двадцяти різних країн, всі з пан-африканського походження.

У ДНК цих людей було виявлено 300 мільйонів частин ДНК, які не існують у нашому «референційному» геномі. Якщо ми ігноруємо цей матеріал, каже Зальцберг, ми неминуче пропустимо ключове розуміння здоров'я та історії конкретних груп населення. Вони теж є людськими, так що вони не повинні бути представлені в «людському» референційному геномі?

“Ці регіони є істотно невидимими для генетичної спільноти, доки у нас немає референсного генома, що включає ці регіони”, - розповідає Зальцберг. Обернено.

Проблема з довідковим геном.

Протягом багатьох років ми постійно проводили семінар з генома. Але останній аналіз показує, що майже сімдесят відсотків його матеріалу було почерпнуто від однієї афроамериканської особи, яку називають тільки RPCI-11, пояснює Зальцбург.

Це означає, що коли вчені виконують генетичний аналіз для виявлення відмінностей між різноманітними популяціями з усього світу, більшу частину часу вони порівнюють ці геноми з генетичним матеріалом з, головним чином, однієї людини. Це призводить до того, що ми часто ігноруємо матеріал, який може бути занадто відмінним від цього посилання, говорить Шерман. Вона називає їх "відсутніми шматками".

"Коли ви вибудовуєте речі, з'являться частини, які взагалі не вирівнюються, тому що вони занадто різні, щоб відповідати будь-якому референційному геному", - говорить Шерман. "Тоді ви ігноруєте всі речі, які не вирівнюються так, як не дуже актуальні або не дуже варто шукати, коли, можливо, це фактично фрагменти, які представляють найбільший інтерес, тому що вони найбільш відрізняються від референс-генома".

У дослідженні Шерман і Зальцберг взяли великі шматки цього «іншого» матеріалу (близько 1000 пар-довжини) і спробували визначити, чи вони просто представляли випадкові рядки помилок секвенування - або дійсно мали корисну інформацію про незвідану ДНК людини.

Команда прийшла до висновку, що ця «нова» ДНК має достатньо високу якість, щоб гарантувати другий прохід, навіть якщо вони не знають, що її значення для людського тіла може бути тільки ще.

Які наслідки?

До цих пір, говорить Шерман, ми насправді не знаємо, чого нам бракує, ігноруючи ДНК, яка не представлена ​​в референційному геномі. Але хто знає, що ми можемо знайти там, якщо подивимося?

Зальцберг пропонує уявити собі вигадане населення, яке має додаткову хромосому - 24 замість звичайних 23 у кожній клітці. Ніщо в цій додатковій хромосомі з цієї популяції не вирівнялося б з референсним геномом. Можливо, каже вона, десь на цій прихованій хромосомі, є причиною, чому вигадане населення має тенденцію до розвитку певної хвороби - і чому інший світ не має. Але оскільки ми не маємо права посилатися на те, щоб порівняти його, ми ніколи б не знали, що це є.

Оригінальна реклама, яку принесли донори для проекту «Генома людини» (Buffalo News, 3/23/1997), h / t Пітер де Йонг, який розмістив оголошення pic.twitter.com/gNB7mMv3Yu

- Jay Shendure (@JShendure) 28 жовтня 2017 року

"Якщо в той час були мутації в цій хромосомі, які викликали проблеми, ви ніколи не зможете вивчити їх", говорить Зальцберг. "Ви ніколи не зможете спостерігати за ними, якщо ви покладаєтеся виключно на цей референс-геном".

Давайте будемо зрозумілими: це дослідження не є доказом деяких невідкритих хромосом. Але це свідчить про те, що ми, мабуть, багато чого пропускаємо, коли використовуємо єдиний референтний геном, який називається RPCI-11, як основу для всіх наших аналізів ДНК нашого всього виду.

Як це можна виправити?

Замість того, щоб прагнути до єдиного універсального довідкового генома, команда стверджує, що ми повинні мати a пучок еталонних геномів - можливо, один для кожної зацікавленої популяції.

"Те, що ми тут відстоюємо з цією висновком, це те, що ми дійсно повинні будувати референтні геноми для кожної популяції", говорить Шерман. "Якщо в цій популяції не вистачає такої ДНК, то модель повинна змінитися".

Деякі країни взяли на себе зобов'язання принаймні спробувати створити свої власні геноми. Данія, наприклад, збирає генетичний матеріал від 150 данців, намагаючись зробити справжній «датський» довідковий геном. Папір 2016 року в Природа описує спробу скласти посилання для корейських осіб, хоча цей документ також описує лише дослідження, проведене на одній особі. Але інші проекти, такі як 1000 Genomes Project, також намагаються розпочати цей процес, але дуже багато роботи по створенню довідкового матеріалу, як полірованого як поточна версія, відома як GRCh38.

"Ви повинні робити більше, ніж просто йти і підбудовувати іншу людину з іншого населення, щоб створити референс-геном", - додає він. "Ви повинні зробити ще трохи більше."

Це не в тому, що дослідники не знають, що нам потрібні додаткові геноми. Зальцберг лише сподівається, що їх зараз буде більше, і що принаймні вони будуть широко прийняті як стандартні еталонні геноми. У документі нарікає, що жодна з цих спроб не досягла того самого статусу та впливу, як GRCh38, хоча це і є метою датського проекту.

Вперед, Шерман і Зальцберг беруть на себе зобов'язання почати цей проект, створивши кілька додаткових геномів, які вони сподіваються випустити за один-два роки. Вони намагаються розпочати створення бібліотеки референтних геномів, щоб допомогти людям отримати якомога більше знань з їхнього генетичного матеріалу, незалежно від того, наскільки він «інший».

"Те, що ми дійсно повинні мати, є сотні референтних геномів", додає він. - Це станеться одного дня.