«Мы собираемся составить карту геномного разнообразия и сделать науку более справедливой», — сказал один из лидеров генома человека

Карен Мига представляет себя «биологом-спутником» и имеет свое оправдание. Она является исследователем и профессором Калифорнийского университета в Санта-Круз, США, и изучает «спутниковую ДНК» клеток. Речь идет о повторяющейся ДНК, которая образует спутниковую полосу. Хотя это кажется отдаленной проблемой для повседневной жизни, благодаря своим усилиям и преданности этому предмету доктор Мига сделала еще один научный подвиг возможным во всем мире: они описали первое секвенирование всего генома человека. В ней сотрудничали 100 исследователей.

Достижение включало области ДНК человеческого вида, которые раньше не видели, которые связаны с такими заболеваниями, как мышечная дистрофия и некоторые виды рака, а также с развитием мозга. Он будет включать больше информации, с тем чтобы можно было добиться прогресса в разработке все более персонализированных диагностических и методы лечения пациентов.

В 1990-х годах различные группы исследователей расшифровали геном бактерии, дрожжей и червя. В период с 2000 по 2003 год американские ученые Фрэнсис Коллинз из государственного сектора и Крейг Вентер из частной компании с помпой анонсировал как проекты, так и финальные работы по расшифровке генома человека с помощью различных методологий. Исследователи из Великобритании, Франции, Японии, Германии и Китая также сотрудничали в этих исследованиях. На чтение каждой буквы ДНК человека было выделено более 3 миллиардов долларов.

Но на самом деле те, кто сосредоточился на человеческом виде, получили точную «картину» генома только в 92% в 2003 году. Остальные 8% были слишком сложными для технологии того времени, чтобы ее можно было декодировать, и этот процент оставался выдающимся. На этом «склоне» работали Карен Мига и ее сотрудники.

«Я начал свою научную карьеру студентом в лаборатории ученого Эвана Эйхле р во время запуска первого проекта генома человека в 2001 году», - рассказал он Infobae. Этот исследователь, добавил он, «имел видение и приложил свои усилия, чтобы завершить эталонный геном человека, и это сформировало мое видение геномики за много лет до того, как был сформирован консорциум Теломера к Теломере». Консорциум начал свою деятельность в 2019 году.

Мига призналась: «Я нашла свою любовь к спутниковым ДНК, тандемным повторам в постоянных пробелах нашего генома, с Хантом Уиллардом в качестве репетитора. Наконец, я прошел постдокторскую подготовку у Дэвида Хаусслера и Джима Кента, получивших признание за присоединение к первому геному человека благодаря общественным усилиям и за их стремление широко и открыто делиться этими ресурсами. В общем, у меня было уникальное видение проекта генома человека, прошлого, настоящего и будущего. Для меня большая честь быть частью этого наследия».

Геном человека состоит из чуть более шести миллиардов отдельных букв ДНК, распределенных по 23 парам хромосом. Восемьдесят процентов ожидаемого генома содержали сильно повторяющиеся последовательности и в значительной степени выбрасывали их как «мусорную» ДНК. Среди повторяющихся областей были части, которые удерживают две нити хромосом вместе и которые играют решающую роль в делении клеток. Были также «части», которые дают инструкции для белковых фабрик клеток, и другие, содержащие гены, которые могут помочь видам адаптироваться. И не было известно, каков правильный порядок всех этих повторяющихся фрагментов.

Возникла еще одна проблема, связанная со всем геномом. Большинство клеток содержат два генома: один от отца, а другой от матери. При попытке собрать все части последовательности каждого родителя могут быть смешаны, и фактические вариации в каждом отдельном геноме были скрыты.

Доктор Эйхлер, который является частью Медицинского института Говарда Хьюза, имел идею получить полный геном путем секвенирования только одного генома вместо того, чтобы решать два одновременно. Для этого он использовал набор клеточных линий, который изучал генетик из Питтсбургского университета, Урваши Сурти: из-за сбоя в нормальном развитии эти клетки имеют две копии ДНК отца и ни одну из материнских. Именно эта клеточная линия сделала возможным — в значительной степени — новую сборку генома.

Другие изменения также способствовали прорыву. В течение этих двух десятилетий произошли инновации в разработке оборудования для секвенирования генов, производимого Oxford Nanopore Technologies и Pacific Biosciences. Вместе с Адамом Филлиппи доктор Мига способствовал созданию консорциума Telomere to Telomere в 2019 году, видя, что уже внедрена технология, позволяющая точно считывать один миллион букв ДНК за раз, чтобы понять самые сложные части генома.

Помимо набора клеточных линий, нового оборудования и совместной работы более 100 исследователей, на этот раз полное секвенирование генома также оставило след женщины как лидера. Заметили разницу? , Infobae спросил д-р Мига. Он только ответил: «Я очень рад представлять наш консорциум вместе с другими «Теломерами» лидерами Теломер Адамом Филлиппи и Эваном Эйхлером. Мы опубликовали шесть работ со всем геномом. Около половины авторов — женщины, и мы отмечаем достижения большого числа ученых на ранних стадиях».

После 6 статей, опубликованных консорциумом в журнале Science, вряд ли будут разговоры о «мусорной ДНК». «Нежелательная ДНК» — это лишь один из способов описания ДНК, функцию которой мы не совсем понимаем. Мы надеемся, что эта всеобъемлющая карта поможет исследователям найти новый смысл и функции в этих ранее игнорируемых регионах», — сказала Мига. В настоящее время открыта возможность найти больше ответов на различные заболевания.

«Возможность изучения каждой базы целых геномов (или теломер теломерами) приведет к новым генетическим открытиям, которые в конечном итоге улучшат наше понимание здоровья и болезней человека», - сказала она. «Новые регионы предоставляют карты, которые могут быть полезны для понимания общих структурных хромосомных аномалий, наблюдаемых в общей популяции, таких как робертсоновские транслокации, влияющие на короткие плечи акроцентрических хромосом, которые только что были опубликованы в рамках нашего исследования», прокомментировал.

Кроме того, добавил он, «мы ожидаем, что у нас будут карты всех центромерных областей или мест, которые важны для правильного разделения наших хромосом каждый раз, когда клетка делится, мог помочь нам понять анеуплоидии, такие как трисомия 21 или синдром Дауна, или другие распространенные ошибки в количестве копий хромосом при раке и раннем развитии».

Между тем доктор Мига не удовлетворен всем геномом человека. «Мы собираемся создать карты с глобальным геномным разнообразием, чтобы сделать науку более справедливой». Дело в том, что расшифрованный в 2003 году геном был основан только на образцах, взятых только у 11 особей. Вместе с доктором Эйхлером они запустили проект «Пангеном человека». Он финансируется Национальным институтом исследований генома человека США (NHGRI) в Бетесде, штат Мэриленд, на сумму 30 миллионов долларов. Они ищут подробное секвенирование генома, включая 350 человек из разных этнических групп.

«Идея состоит в том, чтобы создать более полные карты геномов человека по всему миру. Это увеличит геномное разнообразие и сделает науку более справедливой. Наша цель - генерировать карты, а не расшифровывать результаты», - сказал он. Все данные будут переданы, и геномная медицина должна быть более справедливой для всего человечества. «Чтобы учесть все разнообразие генетических вариаций человека, Консорциум Пангенома человека присоединился к Консорциуму Telomere by Telomere для создания коллекции высококачественных геномов из различных популяций. Это будет фундаментальной целью в ближайшие годы», — заявила Мига. «Важно, чтобы мы все правильно поняли, и наша команда фокусируется на качестве, чтобы этот ресурс имел широкую выгоду», - сказал он.

Pangenome проводится иначе, чем в предыдущих проектах. В команде есть эксперты по биоэтике, которые контролируют каждый шаг, чтобы обеспечить соблюдение высоких стандартов исследовательской этики. Кроме того, все 350 геномов будут получены из клеточных линий, содержащих копии обоих родителей. Это означает, что им придется использовать сложные компьютерные инструменты для разделения геномов и обеспечения точного учета структурных изменений. В рамках этой инициативы они уже завершили 70 геномов. Цель состоит в том, чтобы закончить 350 к 2024 году.

ПРОДОЛЖАЙТЕ ЧИТАТЬ:

Как они стремятся «воскресить» шерстистого мамонта по мнению аргентинского ученого, которого выбрал Гарвард Университет