Dennis Thompson
DONNERSTAG, 31. März 2022 (HealthDay News)
Das Human Genome Project erstellte 2003 die vollständigste Karte der Humangenetik, die jemals erstellt wurde – aber diese Karte enthielt noch viele unerforschte Gebiete.
Es enthielt nicht etwa 8 % des menschlichen Genoms, was entscheidende Regionen und große Lücken darstellt, die den Wissenschaftlern verborgen geblieben sind.
Jetzt ist ein ehrgeiziges Forscherteam zurückgekehrt und hat diese leeren Räume gefüllt, indem es die erste vollständig vollständige und lückenlose Sequenz eines menschlichen Genoms zusammengestellt hat.
Die Telomere-to-Telomere (T2T)-Konsortium, ein Team von rund 100 Wissenschaftlern in den Vereinigten Staaten gab am Donnerstag bekannt, dass es einen wirklich umfassenden Satz genetischer Anweisungen für den menschlichen Körper öffentlich zugänglich gemacht hat.
„Apropos Perfektionisten. Diese Wissenschaftler sahen, dass diesem erstaunlich wichtigen Puzzle einige Teile fehlten, und beschlossen, alle technischen Fortschritte der letzten zwei Jahrzehnte – mit einer Prise Kreativität und Hardcore-Informatik und sogar einer Menge intellektuellen Schweißes – zu nutzen vervollständigen das Bild”, sagte Dr. Eric Green, Direktor des National Human Genome Research Institute (NHGRI), in einer Pressekonferenz, in der die Errungenschaft bekannt gegeben wurde.
„Diese vollständige Sequenz bildet nun einen ununterbrochenen Faden, der nicht nur an die bisherige Arbeit des Human Genome Project anknüpft, sondern auch auf zukünftige Möglichkeiten hinweist“, sagte Green.
Das neue Referenzgenom – genannt T2T-CHM13 – soll als Rosetta-Stein für die Humangenetik dienen und den Menschen helfen, besser zu verstehen, wie Gene Gesundheit, Entwicklung und Evolution vorantreiben.
„Wenn Sie sich eine Weltkarte vorstellen, sind 8 % etwa so groß wie Afrika. Wenn Sie so wollen, fehlte ein ganzer Kontinent“, sagte Michael Schatz, Mitglied des T2T-Konsortiums und Professor für Informatik und Biologie an der Johns Hopkins University Baltimore.
Diese bisher unbekannten Gebiete des menschlichen Genoms enthalten chaotische Abschnitte, in denen sich die gleichen DNA-Buchstaben immer wieder wiederholen. Weil die Regionen wie Kauderwelsch aussahen, taten Wissenschaftler sie weitgehend als Müll ab.
Nicht so, sagte Evan Eichler, Professor für Genomwissenschaften an der University of Washington in Seattle, der sowohl für das T2T-Konsortium als auch für das ursprüngliche Humangenomprojekt tätig war.
„Es stellt sich heraus, dass diese Gene unglaublich wichtig für die Anpassung sind“, sagte Eichler im Briefing am Donnerstag. „Sie enthalten Immunreaktionsgene, die uns helfen, Infektionen, Seuchen und Viren anzupassen und zu überleben. Sie enthalten Gene, die wichtig sind, um uns bei der Entgiftung von Wirkstoffen zu helfen, und die sehr wichtig sind, um die Reaktion auf Medikamente vorherzusagen.“
Am interessantesten, sagte er, tragen sie Gene, die uns zu einzigartigen Menschen machen.
„Ungefähr die Hälfte der Gene, von denen angenommen wird, dass sie unser größeres Gehirn im Vergleich zu anderen Menschenaffen ausmachen, stammen speziell aus diesen Regionen, die im ursprünglichen Human Genome Project fehlten“, sagte Eichler.
Die fehlenden Genomabschnitte geben Hinweise darauf, warum Krebs entwickeln, weil sie mit Teilen des Chromosoms verwandt sind, die an der zellulären Integrität und Zellteilung beteiligt sind, sagte Karen Miga, stellvertretende Direktorin des UCSC Genomics Institute an der University of California, Santa Cruz.
Sie werden Forschern auch dabei helfen, Störungen besser zu verstehen, wie z Down-Syndrom und Muskeldystrophieund sogar häufige Probleme des Alterns wie Hörverlust und nachlassendes Immunsystem, sagte Schatz.
Die Bemühungen des T2T-Konsortiums, ein vollständiges menschliches Genom zusammenzusetzen, wurden durch Fortschritte bei der genetischen Sequenzierung ermöglicht, die zum Zeitpunkt des Humangenomprojekts noch nicht verfügbar waren, ein Vorhaben, das 13 Jahre und 3 Milliarden US-Dollar in Anspruch nahm.
Zum Vergleich: Die T2T-Bemühungen an der Basis kosteten zwischen den verschiedenen Partnern einige Millionen Dollar und dauerten etwa drei Jahre, sagte Adam Phillippy, Leiter der Abteilung für Genominformatik des National Human Genome Research Institute. NHGRI war der primäre Geldgeber dieser Studie.
„Wir haben auf dem Weg so viele Dinge ausgearbeitet, dass es vielleicht ein paar Zehntausend Dollar kosten würde, wenn wir das jetzt wiederholen müssten“, sagte Phillippy. „Hoffentlich werden es in weiteren 10 Jahren weniger als tausend Dollar sein – eine große Veränderung, die sich exponentiell in den Kosten bewegt.“
Die Kombination aus vollständiger Genomsequenzierung zu niedrigen Kosten öffnet die Tür zur genetisch angetriebenen Medizin, die jetzt nur einen Spalt offen ist, weit, sagte Green.
„Wir glauben, dass Ärzte eines Tages Genomsequenzen verwenden werden, um die medizinische Versorgung ihrer Patienten maßzuschneidern“, sagte er. „Dieser Erfolg ist ein erster Schritt hin zu vollständigen Blueprint-Ansichten von Patienten, im Gegensatz zu nur 92 %.“
Ihr Arzt könnte eine vollständige Kopie Ihres persönlichen Genoms haben und es zur Behandlung und Vorbeugung von Krankheiten verwenden, für die Sie besonders gefährdet sind, sagte Green.
Das T2T-Konsortium präsentierte seine Ergebnisse am 31. März in sechs in der Zeitschrift veröffentlichten Artikeln Wissenschaft. Das von ihr produzierte Genom ist auch online zugänglich.
Ein menschliches Genom enthält mehr als 6 Milliarden einzelne Buchstaben DNS organisiert und verpackt innerhalb von 23 Chromosomenpaaren.
“Ein Genom ist das vollständige Buch mit Anweisungen für jede Art”, sagte Eichler. „Jede Art hat ihr eigenes Genom. Es ist der vollständige Satz genetischer Baupläne, der den Zellen im Grunde sagt, wann und wie sie tatsächlich eine individuelle Art erschaffen sollen.“
Was die Forscher 2004 hatten, war im Grunde ein Buch, in dem noch ganze Kapitel fehlten, sagte er.
“Um darüber nachzudenken, wie man von einer einzelnen einzelnen Zelle zu einem vollständigen Organismus kommt, braucht man dieses vollständige Buch mit Anweisungen”, sagte Eichler. „Im Laufe der Jahre haben wir diesem Buch Teile und Stücke hinzugefügt, eine Seite hier und vielleicht ein paar Seiten dort drüben ausgefüllt, einen Text entschlüsselt, den ein Lektor vielleicht nicht ganz richtig hinbekommen hat.“
Und nun?
„Diesmal waren wir es [able] das Buch nahezu fehlerfrei zu lesen, sodass wir von Seite eins bis zum letzten Kapitel des Buchs vordringen können und all die wichtigen Teile, die gefehlt haben, jetzt da sind”, schloss Eichler.
T2T-CHM13 wird das menschliche Standard-Referenzgenom ergänzen, das vom Human Genome Project produziert wird. Es ist als Genome Reference Consortium Build 38 (GRCh38) bekannt und wurde seit der Veröffentlichung seines ersten Entwurfs im Jahr 2000 kontinuierlich aktualisiert.
Mitglieder des T2T-Konsortiums betonten am Donnerstag, dass es sich dabei nur um ein einzelnes menschliches Genom handele. Während es unser Wissen über Genetik erheblich erweitert, reicht es bei weitem nicht aus, die gesamte Vielfalt der Menschheit zu erfassen.
Im nächsten Schritt geht es um die Human Pangenome Reference Consortiumdas darauf abzielt, vollständige Genomsequenzen von 350 verschiedenen und unterschiedlichen Menschen zu entwickeln.
„Der Schlüssel liegt darin, diese Sammlung auszubauen, um sie integrativer, vielfältiger und repräsentativer für die globale Vielfalt zu machen. Was wir aus technologischer Sicht wirklich gerne tun würden, ist, dass alle Genome von diesem Zeitpunkt an auf dem gleichen Niveau bearbeitet werden können Genauigkeit und Vollständigkeit, die wir hier erreicht haben”, sagte Phillippy.
„Der erste ist immer der schwierigste, aber er öffnet wirklich die Tür für die folgenden“, fügte er hinzu.
Mehr Informationen
Das National Human Genome Research Institute hat mehr darüber Genomik.
QUELLEN: Michael Schatz, PhD, Professor, Informatik und Biologie, Johns Hopkins University, Baltimore; Evan Eichler, PhD, Professor, Genomwissenschaften, University of Washington, Seattle; Karen Miga, PhD, stellvertretende Direktorin, UCSC Genomics Institute, University of California, Santa Cruz; Adam Phillippy, PhD, Leiter, Abteilung Genominformatik, National Human Genome Research Institute, Bethesda, Md.; Eric Green, MD, PhD, Direktor, National Human Genome Research Institute, Bethesda, Md.; Wissenschaft31. März 2022
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