211service.com
Kinijos, Afrikos genomai sekvenuoti
Vyras jorubas iš Nigerijos ir Han kinas trečiadienį prisijungė prie genetikos šviesuolių Jameso Watsono ir Craigo Venterio kaip vieninteliai žmonės, kurių genomas buvo sekvenuotas ir paskelbtas viešai. Du anoniminiai genomai yra įrodymas, kad naujos sekos nustatymo technologijos, kurios yra daug pigesnės nei standartiniai metodai, gali tiksliai nuskaityti viso žmogaus genomo seką. Tai reiškia, kad mokslininkai galės nustatyti tūkstančius žmonių, o tai, jų viltis, pagaliau leis nuosekliai suprasti ligos genominį pagrindą.
DNR skaitymas: Tankiai supakavus DNR fragmentus į šią kreditinės kortelės dydžio lustą iš Illumina, vadinamą srauto ląstele, galima atlikti didelio našumo seką. Apie 50 milijonų DNR grupių, kurių kiekvienoje yra maždaug 1000 to paties fragmento kopijų, gali tilpti srauto ląstelėje. Šiuo metu reikia apie 40 srauto ląstelių, kad būtų galima tiksliai sekti žmogaus genomą.
Dėl to žmogaus genomo sekvencija trunka nuo metų iki mėnesių, sako Samuelis Levy , žmogaus genetikos direktorius Craig Venter institute, Rockville, MD, kuris nedalyvavo tyrime. Tai didžiulė technologinė pažanga. Tai suteikia mums galimybę atlikti tokius tyrimus, kokius norime, kad genetines variacijas susietume su žmogaus savybėmis.
Per pastarąjį dešimtmetį sekos nustatymo kaina smarkiai sumažėjo. Nors Žmogaus genomo projekto metu sukurta etaloninė seka kainavo 300 milijonų dolerių, Watsono genomas, išleistas pernai ir sekvenuotas naudojant technologiją, kurią sukūrė 454 Gyvybės mokslai , Branforde, CT, kainavo apie 1–2 mln. Jorubos genomas kainavo maždaug 250 000 USD ir užtruko tik du mėnesius, naudojant technologijas nuo Apšviesti , genetikos technologijų įmonė, kurios būstinė yra San Diege.
Naujos sekos nustatymo technologijos padidina greitį ir sumažina sąnaudas, vienu metu nustatydamos šimtus tūkstančių DNR gabalėlių. Dėl techninių priežasčių šis didžiulis lygiagretumas sumažina bazinių porų – DNR raidžių –, kurias galima perskaityti iš kiekvienos dalies, skaičių. Standartiniai sekos nustatymo metodai gali nuskaityti nuo 400 iki 800 bazinių porų, tačiau „Illumina“ technologija gali nuskaityti tik nuo 35 iki 50. Tai apsunkina visos sekos surinkimą, todėl reikia skaičiavimo būdu susiūti persidengiančias dalis.
Dėl šių trumpų skaitymo ilgių buvo neaišku, kaip tiksliai Illumina ir kitų kompanijų technologijos galėtų sekti žmogaus genomą. Naujuose tyrimuose, paskelbtuose šiandien Gamta , mokslininkai iš Illumina ir Pekino genomikos instituto (Kinija) parodė, kad nustatę savo tiriamųjų genomų seką maždaug 40 kartų, jie galėjo perskaityti 99,9 procentus etaloninio genomo sekos. Norint kompensuoti trumpesnį skaitymo trukmę, reikia didesnio sekų nustatymo procedūrų skaičiaus – standartinei sekai atlikti reikia tik maždaug 6–10 eilių. Tačiau net ir su papildomais leidimais naujoji technologija yra daug pigesnė.
Mokslininkai galėjo patikrinti savo sekų tikslumą, palyginę jas su ankstesnėmis tų pačių genomų genetinėmis analizėmis. Jorubos DNR, kurią sekvenavo Davidas Bentley ir jo kolegos iš Illumina, buvo panaudotos ankstesniuose tyrimuose, kuriuose buvo ieškoma vieno nukleotido polimorfizmų (SNP) arba vienos raidės genetinių variacijų, išplitusių per visą genomą. Jun Wang ir kolegos iš Pekino genomikos instituto, kurie sekvenavo Kinijos genomą, palygino savo rezultatus su mikromatricos, skirtos tūkstančiams įprastų SNP aptikti, rezultatais.
Dvi naujos sekos neatskleidžia jokių genominių netikėtumų. Tyrėjai rado maždaug keturis milijonus SNP jorubos genome, iš kurių apie 26 procentai anksčiau nebuvo nustatyti. Jorubos genomas parodė aukštesnį genetinės įvairovės lygį nei anksčiau sekvenuoti atskiri genomai, tačiau ankstesnė Afrikos DNR analizė numatė tiek daug. Kinijos genomas, priešingai, turėjo apie 13,6 procento anksčiau neatpažintų SNP.
Mokslininkai tikisi, kad gebėjimas identifikuoti naujus SNP bus palaima medžiojant genominį ligos pagrindą. Iki šiol dauguma didelių genominių tyrimų buvo sutelkti į įprastas genetines variacijas, kurių dažnis yra bent 5 procentai, nes juos buvo lengviausia rasti. Tačiau tyrimai rodo, kad šie skirtumai sudaro tik dalį genetinio indėlio į įprastas ligas. Gebėjimas nustatyti daugelio žmogaus genomų seką leis mokslininkams rasti daugiau retų variantų ir apibūdinti galimai didelį jų vaidmenį žmonių sveikatai.
Tokie tyrimai jau vykdomi. Jorubos genomas yra tarptautinio bendradarbiavimo, žinomo kaip 1 000 genomų projektas, dalis, kuri bus technologinė bandymų aikštelė didelės apimties žmonių sekos nustatymui. Negalite sukurti 1000 genomų naudojant senas technologijas, bet naujosios technologijos leidžia tai padaryti, sako Lisa Brooks , Nacionalinio žmogaus genomo tyrimų instituto, Bethesda, MD, genetinės variacijos programos direktorius. Projekte dalyvaujantys mokslininkai siekia kataloguoti visas žmogaus variacijas, kurios atsiranda maždaug 0,1 proc.
„Illumina“ nėra vienintelė, siekdama pigiai sekti žmogaus genomus. „Applied Biosystems“, bendrovė, tiekusi daugelį sekos nustatymo mašinų žmogaus genomo projektui, taip pat sekvenavo jorubos genomą ir greičiausiai netrukus paskelbs savo rezultatus. Dvi naujovės – „Pacific Biosciences“ ir „Complete Genomics“ – taip pat yra karštos. Pavyzdžiui, „Complete Genomics“ kitais metais žada 5000 USD genomą. Tačiau bendrovės mokslininkai dar nepaskelbė savo rezultatų recenzuojamuose žurnaluose, todėl jų metodo išsamumas ir tikslumas dar turi būti nepriklausomai patvirtintas. Turėdami šiuos ir kitus 1000 genomų projekto duomenis, galėsime tinkamai sukalibruoti šias skirtingas technologijas. Richardas Gibbsas , Žmogaus genomo sekos nustatymo centro direktorius Baylor College of Medicine, Hiustone, Teksaso valstijoje.
Du nauji genomai taip pat yra pirmieji ne Kaukazo genomai, įtraukti į viešąją duomenų bazę. Jie yra atspirties taškas norint suprasti genetinius skirtumus tarp etninių grupių, sako Levy, parašęs komentarą kartu su dviejų straipsnių publikavimu.
Tame pačiame numeryje Gamta , mokslininkai iš Vašingtono universiteto Medicinos mokyklos Sent Luise aprašo, kaip naudojant Illumina technologiją sekvenuoti pirmąjį pilną vėžio genomą. Jie rado aštuonias anksčiau nenustatytas mutacijas, kurios gali atskleisti ligą.
Taikant Illumina sekos nustatymo metodą, DNR yra suskaidoma į mažus gabalėlius ir molekuliniu būdu pritvirtinama prie specialiai sukurto stiklelio, žinomo kaip srauto ląstelė. Vienoje ląstelėje telpa apie 50 milijonų fragmentų. Kiekvienas fragmentas yra nukopijuotas 1000 kartų, kol jis vis dar yra įstrigęs srauto langelyje. Tada į ląstelę pridedamos fluorescenciniu būdu pažymėtos bazės, atstovaujančios keturias raides, sudarančias DNR ir kurios yra raudonos, žalios, mėlynos ir geltonos spalvos. Bazė, atitinkanti raidę pirmoje DNR fragmento vietoje, bus prijungta prie to fragmento. Tada fotoaparatas užfiksuoja fluorescencinių bazių vaizdą kiekvienoje iš 50 milijonų srauto elemento vietų. Tada nupjaunama bazė ir ciklas kartojamas kiekvienai DNR fragmento raidei. Gauti vaizdai skaičiavimo būdu sujungiami, kad būtų sukurta seka.