Es dauerte 21 Jahre seit der Veröffentlichung des Entwurfs des ersten menschlichen Genoms durch eine Gruppe von Wissenschaftlern, bis die „Human Instruction Manual“ endgültig war ist wirklich vollständig.
Im Juni 2000 kündigten das Human Genome Project (HGP)b und das Privatunternehmen Celera Genomics den ersten „Entwurf“ des menschlichen Genoms an, der das Ergebnis von 10 Jahren Arbeit und 3 Milliarden investierte Dollar, die als eine der größten Heldentaten der Geschichte eingestuft wurden, denn anstatt eine Reise zu einem fernen Planeten begonnen zu haben, war HGP eine interne Reise zur Entdeckung der Karte all unserer Gene, der unserer eigenen Spezies, des Homo sapiens.
Nach diesem „Entwurf“ im Jahr 2003 hatte die Gruppe die Reihenfolge von fast 3 Milliarden DNA-Basen festgelegt, wodurch wir zum ersten Mal das „vollständige“ genetische Modell der Natur lesen konnten, um einen Menschen aufzubauen. Aber dieses menschliche Genom war nicht wirklich vollständig: Es enthielt Lücken, die etwa 8% des Genoms ausmachten. Diese Lücken traten hauptsächlich in Bereichen auf, in denen die DNA tendenziell wiederkehrt. Dies machte es schwierig, mithilfe der verfügbaren Technologie eine genaue Sequenzierung durchzuführen, die das Genom in winzige Teile zerlegte, diese Teile sequenzierte und sie dann wieder zusammensetzte.
Und warum ist es wichtig, die verbleibenden 8% unseres Genoms entziffert zu haben? Bereiche mit wiederholten DNA-Basen, wie sie im HGP-Genom fehlen, wurden seitdem mit vielen Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, von ALS und Huntington an Krebs und Autismus. Indem wir sie sequenzieren, glauben Wissenschaftler, dass wir besser gerüstet sind, um diese Erkrankungen zu untersuchen und zu behandeln.
„Die heutigen Nachrichten sind sehr wichtig. Diese Publikation, die von Experten begutachtet werden muss, hat große Arbeitsgruppen und Universitäten, die untersucht haben. Wir erlangen zunehmend Wissen über uns selbst mit größerer Tiefe und Genauigkeit. Durch die Sequenzierung des gesamten menschlichen Genoms können verschiedene Krankheiten vermieden werden. Das Verständnis der Entstehungsmechanismen einer bestimmten Pathologie wird auch dazu beitragen, direktere und präzisere Medikamente gegen Krankheiten zu entwickeln, damit diese weniger verbreitet sind „, erklärte Dr. bJorge Dotto, ein weltweiter Bezugspunkt als Genetiker, gegenüber Infobae, der über umfangreiche Erfahrung in Die Vereinigten Staaten und Europa.
Er fügte hinzu: „Diese vollständigen Informationen werden es uns ermöglichen, bessere Entscheidungen über unseren Körper zu treffen, da sie die Wahrnehmung der Unwissenheit verändern, die wir hatten. Zum Beispiel die Entscheidung, welche Lebensmittel wir essen müssen, um unsere Abwehrkräfte zu stärken. In unserem Mikrobiom befinden sich 80% unseres Immunsystems. Wenn wir mehr über die Mikrobiota wissen und welche Probiotika, die lebende Bakterien sind, die wir einbauen müssen, können wir die Funktion unseres Immunsystems modulieren und effektiver gestalten. Dies könnte genauer sein, um Entzündungen auf molekularer Ebene in unserem Körper angesichts einer Krankheit zu reduzieren.“
Neben der Veranschaulichung der Darmmikrobiota verwies Dotto auch auf Verbesserungen des Verhaltens der Haut und des weiblichen Fortpflanzungssystems. „Wir müssen Menschen helfen, weniger krank zu werden, und diese Arbeit der vollständigen genetischen Sequenzierung wird uns dabei helfen“, schloss der Gründungsspezialist des „Genetics Center“, eines Unternehmens, das sich der Präzisionsmedizin, Ernährung und sportlichen Höchstleistungen verschrieben hat.
Wissenschaftler des Telomere-to-Telomer-Konsortiums (T2T) haben die erste wirklich vollständige 3.055 Milliarden Basenpaar-Sequenz (bp) eines menschlichen Genoms fertiggestellt, was die größte Verbesserung des menschlichen Referenzgenoms seit seiner ersten Einführung darstellt. Das neue Genom sei ein Fortschritt, so die Forscher, der durch neue DNA-Sequenzierungstechnologien ermöglicht wurde, die von zwei Unternehmen des privaten Sektors entwickelt wurden: den kalifornischen Pacific Biosciences, auch bekannt als PacBio, und dem britischen Oxford Nanopore. Seine Technologien zum Lesen von DNA haben sehr spezifische Vorteile gegenüber Tools, die für Forscher seit langem als grundlegend angesehen wurden.
„Diese 8% des Genoms wurden aufgrund ihrer mangelnden Bedeutung, aber aufgrund technologischer Einschränkungen nicht übersehen“, schrieben die Forscher. „Die hochpräzise Long-Read-Sequenzierung hat diese technologische Barriere endgültig beseitigt und umfassende Untersuchungen der genomischen Variation im gesamten menschlichen Genom ermöglicht. Solche Studien erfordern zwangsläufig ein vollständiges und genaues Referenzgenom für den Menschen, was letztendlich die Einführung des hier vorgestellten T2T-CHM13-Sets vorantreiben wird.“
„Heute wird eine neue tragbare Technologie verwendet, um DNA zu untersuchen. Es ist ein Sequenzer in Handygröße, der DNA und RNA liest. Sie müssen keine Millionen-Dollar-Labore einrichten. Sie werden nicht nur zur Untersuchung von DNA verwendet, sondern kontaminierende Mikroorganismen können auch in Lebensmitteln identifiziert werden. Die genetische Information wird durch ein Röhrchen mit elektrischem Strom geleitet, das Informationen über die Sequenzierung der Probe generiert. Eine faszinierende Entwicklung, die uns weiterhin in Erstaunen versetzen wird „, sagte Dotto.
Der Biologe und Doktor der Wissenschaften Federico Prada, der derzeit Dekan der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Exakte Wissenschaften der UADE ist, erklärte Infobae, dass 2003 mit der vollständigen Sequenzierung des Genoms zwei neue Projekte vorgeschlagen wurden, die zu dieser Entdeckung führten.
„Eine bestand darin, die Anzahl der Genome zu erhöhen. Nicht nur um ein Genom zu sequenzieren, sondern auch um zu versuchen, die beim Menschen vorhandene Variabilität zu verstehen und damit zu verstehen, welche Varianten unsere Phänotypen bestimmen, wie zum Beispiel die Entwicklung einer bestimmten Krankheit, ein schnelleres Laufen oder mehr Gedächtnis. Das nennt man „Das Genom zum Sprechen bringen“. Und das zweite Ziel war es, das Ablesen der Sequenz so zu verbessern, dass keine Schlaglöcher oder Lücken entstehen. Das hat fast 20 Jahre gedauert. Dies hilft uns, ein Referenzgenom zu haben, mit dem wir alle durchgeführten genetischen und genomischen Studien vergleichen können, diesen Standard oder Goldstandard, wodurch wir in Zukunft viele Schlussfolgerungen ziehen können.“
Er fügte hinzu: „Die vollständige Lektüre ist ein ausgezeichneter Schritt. Die heutige Einschränkung liegt jedoch in der Funktionalität des Genoms. Wir müssen weiterhin mehr Informationen darüber interpretieren, wie unser Genom funktioniert. An welchen Funktionen nehmen diese Schlüsselinformationen teil, die uns zu dem machen, was wir sind.
Die in Kalifornien ansässigen Unternehmen Pacific Biosciences (PacBio) und Oxford Nanopore mit Sitz in Großbritannien verwendeten unterschiedliche Technologien zusammen, um zu entschlüsseln, dass 8% der genetischen Daten fehlen. PacBio verwendete ein System namens HiFi, bei dem Basenpaare buchstäblich wie Kreise zirkulieren, bis sie vollständig und in hoher Wiedergabetreue gelesen werden, daher der Name. Das System reicht einige Jahre zurück und stellt einen großen Fortschritt beim „Lesen“ sowohl in der Länge als auch in der Genauigkeit der längsten Sequenzen dar.
In der Zwischenzeit verwendet Oxford Nanopore elektrischen Strom in seinen proprietären Geräten. Die Stränge des Basenpaars werden durch eine mikroskopische Nanopore gedrückt, nur ein Molekül nach dem anderen, wo ein Strom auf sie trifft, um zu beobachten, um welche Art von Molekül es sich handelt. Indem sie jedes Molekül entfernen, können Wissenschaftler den gesamten Strang identifizieren.
Menschen haben 46 Chromosomen in 23 Paaren, die Zehntausende einzelner Gene darstellen. Jedes Gen besteht aus mehreren Basenpaaren, die aus Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C) bestehen. Im menschlichen Genom gibt es Milliarden von Basenpaaren. Das Genom, das die Forscher sequenzierten, stammte jedoch nicht von einer Person, sondern von einem hydatiformen Maulwurf, einer seltenen Masse oder einem seltenen Wachstum, das sich zu Beginn einer Schwangerschaft in der Gebärmutter bildet. Dieses Gewebe bildet sich, wenn das Sperma eine Eizelle ohne Kern befruchtet, sodass es nur 23 Chromosomen wie eine Gamete (Sperma oder Ei) anstelle der 46 in der DNA einer menschlichen Zelle enthaltenen enthält. Diese Zellen vereinfachen den Rechenaufwand, können aber eine Einschränkung darstellen.
Das Konsortium erklärte, dass seine Arbeit die Anzahl der DNA-Basen von 2,92 Milliarden auf 3,05 Milliarden erhöht habe, was einem Anstieg von 4,5% entspricht, und dass die Anzahl der Gene, die Proteine kodieren, nur um 0,4% auf 19.969 gestiegen sei. Experten zufolge kann die Arbeit auch zu anderen neuen Erkenntnissen führen, einschließlich solcher, wie Gene reguliert werden.
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