Human Genome Project, ukończony w 2003 roku, obejmował około 92 proc. całkowitej sekwencji ludzkiego genomu. W tamtym czasie nie istniały technologie umożliwiające rozszyfrowanie luk, które pozostawały nieodkryte, ale naukowcy wiedzieli, że ostatnie 8 proc. prawdopodobnie zawierało informacje ważne dla podstawowych procesów biologicznych.

Od tego czasu naukowcy opracowali lepsze narzędzia laboratoryjne, metody obliczeniowe i podejścia strategiczne. Ostateczna, kompletna sekwencja ludzkiego genomu została opisana w zbiorze sześciu artykułów w 'Science’ z 1 kwietnia tego roku. Artykuły towarzyszące zostały również opublikowane w kilku innych czasopismach. Prace wykonało konsorcjum Telomere to Telomere (T2T). T2T jest prowadzone przez naukowców z Narodowego Instytutu Badań nad Genomem Ludzkim (NHGRI) NIH, Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz i Uniwersytetu Waszyngtona w Seattle.

W ciągu ostatniej dekady pojawiły się dwie nowe technologie sekwencjonowania DNA, które mogą odczytywać dłuższe sekwencje bez utraty dokładności.

Metoda sekwencjonowania PacBio HiFi DNA może odczytać około 20 tys. liter z niemal idealną dokładnością. Metoda sekwencjonowania DNA Oxford Nanopore może odczytać jeszcze więcej — do 1 miliona liter DNA na raz — z odpowiednią dokładnością. Obie zostały użyte do wygenerowania pełnej sekwencji ludzkiego genomu. W sumie nowy projekt dodał prawie 200 milionów liter kodu genetycznego. Te ostatnie 8 proc. genomu zawiera liczne geny, a także powtarzające się sekwencje DNA, które mogą wpływać na funkcjonowanie komórek. Większość nowo dodanych sekwencji znajdowała się w centromerach, gęstych środkowych sekcjach chromosomów i w pobliżu powtarzających się końców każdego chromosomu.

It is an honor to celebrate this day with our #T2T team. The first complete human genome serves as an important milestone in genomics. This moment, and the technology and talented scientists behind it, will shape decades of discoveries and drive technologies to be comprehensive. https://t.co/bpj4zV12Rz

— Karen Miga (@khmiga) March 31, 2022

Pełna sekwencja genomu będzie szczególnie cenna w badaniach, których celem jest zrozumienie różnic w DNA w zależności od osoby.

Na przykład badacze T2T wykorzystali pełną sekwencję jako odniesienie do odkrycia ponad 2 milionów wcześniej nieznanych wariantów sekwencji w ludzkim genomie. Obejmowały one warianty w wielu medycznie istotnych genach.

– Ta kompletna sekwencja ludzkiego genomu zapewniła już nowy wgląd w biologię genomu i nie mogę się doczekać kolejnej dekady odkryć dotyczących tych nowo odkrytych regionów – mówi dr Karen Miga, współprzewodnicząca konsorcjum T2T na Uniwersytecie w Santa Cruz.

– Te fundamentalne informacje wzmocnią wiele trwających wysiłków zmierzających do zrozumienia wszystkich funkcjonalnych niuansów ludzkiego genomu, co z kolei wzmocni badania genetyczne nad chorobami człowieka – mówi dr Eric Green, dyrektor NHGRI.

– Ukończenie sekwencji ludzkiego genomu było jak założenie nowej pary okularów – mówi współprzewodniczący konsorcjum T2T, dr Adam Phillippy. – Teraz, gdy już wszystko widzimy, jesteśmy o krok bliżej do zrozumienia, co to wszystko znaczy. Osiągnięcie to może teraz służyć jako model do sekwencjonowania genomów ludzi z całego świata — cel, do którego dążą badacze. Potrzebne są również dalsze prace, aby ukończyć pełną sekwencję chromosomu Y, którego nie było w komórkach użytych do tego badania.

Zdjęcie główne: Warren Umoh
Tekst: MK