نشر العلماء أول تسلسل كامل بلا فجوات للجينوم البشري، بعد عقدين من قيام مشروع الجينوم البشري بإنتاج المسودة الأولى لتسلسل الجينوم البشري. وفقًا للباحثين، فإن وجود تسلسل كامل وخالي من الفجوات لما يقرب من 3 مليارات قاعدة (أو "أحرف") في حمضنا النووي يعد أمرًا بالغ الأهمية لفهم الطيف الكامل للتنوع الجيني البشري وفهم المساهمات الجينية في أمراض معينة.
31 مارس 2022
مصدر: المعاهد الوطنية للصحة
د. سالم م القحطاني
نشر العلماء أول تسلسل كامل بلا فجوات للجينوم البشري، بعد عقدين من قيام مشروع الجينوم البشري بإنتاج المسودة الأولى لتسلسل الجينوم البشري. وفقًا للباحثين، فإن وجود تسلسل كامل وخالي من الفجوات لما يقرب من 3 مليارات قاعدة (أو "أحرف") في حمضنا النووي يعد أمرًا بالغ الأهمية لفهم الطيف الكامل للتنوع الجيني البشري وفهم المساهمات الجينية في أمراض معينة.
تم إنجاز العمل من قبل اتحاد Telomere to Telomere (T2T) ، والذي شمل فريق من الباحثين في المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري (NHGRI)، وهو جزء من المعاهد الوطنية للصحة؛ جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز؛ وجامعة واشنطن، سياتل. وكانت المؤسسة الوطنية لحقوق الإنسان هي الممول الأساسي للدراسة.
ستضيف تحليلات تسلسل الجينوم الكامل بشكل كبير في معرفتنا بالكروموسومات، بما في ذلك خرائط أكثر دقة لأذرع الكروموسومات الخمسة، مما يفتح خطوطًا جديدة للبحث. يساعد هذا في الإجابة على أسئلة البيولوجيا الأساسية حول كيفية فصل الكروموسومات وانقسامها بشكل صحيح. استخدم اتحاد T2T تسلسل الجينوم المكتمل الآن كمرجع لاكتشاف أكثر من مليوني متغير إضافي في الجينوم البشري. توفر هذه الدراسات معلومات أكثر دقة حول المتغيرات الجينية ضمن 622 جينًا ذي صلة طبية.
قال الدكتور إريك جرين، مدير المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري NHGRI: "إن إنشاء تسلسل كامل للجينوم البشري يمثل إنجازًا علميًا لا يُصدق، حيث يوفر أول نظرة شاملة لمخطط الحمض النووي الخاص بنا". "ستعزز هذه المعلومات التأسيسية الجهود العديدة الجارية لفهم جميع الفروق الدقيقة الوظيفية للجينوم البشري، والتي بدورها ستمكّن الدراسات الجينية للأمراض البشرية."
سيكون تسلسل الجينوم البشري المكتمل الآن ذا قيمة خاصة للدراسات التي تهدف إلى إنشاء آراء شاملة للتنوع الجينومي البشري، أو كيفية اختلاف الحمض النووي للأشخاص. تعتبر هذه الأفكار ضرورية لفهم الإسهامات الجينية لأمراض معينة ولاستخدام تسلسل الجينوم كجزء روتيني من الرعاية السريرية في المستقبل. بدأت العديد من المجموعات البحثية بالفعل في استخدام نسخة ما قبل الإصدار من تسلسل الجينوم البشري الكامل لأبحاثهم.
يعتمد التسلسل الكامل على عمل مشروع الجينوم البشري، الذي حدد حوالي 92٪ من الجينوم، والأبحاث التي أجريت منذ ذلك الحين. طور الآلاف من الباحثين أدوات معملية وأساليب حسابية وأساليب إستراتيجية أفضل لفك تشفير التسلسل المعقد. تظهر ستة أوراق بحثية تشتمل على التسلسل الكامل في Science ، جنبًا إلى جنب مع الأوراق المرافقة في العديد من المجلات الأخرى.
تشتمل نسبة الـ 8٪ الأخيرة على العديد من الجينات والحمض النووي المتكرر ويمكن مقارنتها في الحجم بالكروموسوم بأكمله. أنشأ الباحثون تسلسل الجينوم الكامل باستخدام خط خلوي خاص يحتوي على نسختين متطابقتين من كل كروموسوم ، على عكس معظم الخلايا البشرية ، التي تحمل نسختين مختلفتين قليلاً. لاحظ الباحثون أن معظم تسلسلات الحمض النووي المضافة حديثًا كانت بالقرب من التيلوميرات المتكررة (نهايات طويلة وخلفية لكل كروموسوم) والوسط (أقسام وسطى كثيفة من كل كروموسوم).
قال إيفان إيشلر ، دكتوراه ، باحث في كلية الطب بجامعة واشنطن والرئيس المشارك لاتحاد T2T: "منذ أن حصلنا على أول مسودة لتسلسل الجينوم البشري ، كان تحديد التسلسل الدقيق للمناطق الجينومية المعقدة أمرًا صعبًا". "أنا سعيد لأننا أنجزنا المهمة. المخطط الكامل سيحدث ثورة في طريقة تفكيرنا في التباين الجيني البشري والمرض والتطور."
تكلفة تسلسل الجينوم البشري باستخدام تقنيات "القراءة القصيرة"، والتي توفر عدة مئات من قواعد تسلسل الحمض النووي في وقت واحد، لا تزيد عن بضع مئات من الدولارات، بعد أن انخفضت بشكل كبير منذ نهاية مشروع الجينوم البشري. ومع ذلك، فإن استخدام طرق القراءة القصيرة هذه وحدها لا يزال يترك بعض الفجوات في تسلسل الجينوم المُجمَّع. يأتي الانخفاض الهائل في تكاليف تسلسل الحمض النووي جنبًا إلى جنب مع زيادة الاستثمارات في تقنيات تسلسل الحمض النووي الجديدة لتوليد قراءات أطول لتسلسل الحمض النووي دون المساس بالدقة.
على مدار العقد الماضي، ظهرت تقنيتان جديدتان لتسلسل الحمض النووي أنتجا قراءات أطول للتسلسل. يمكن لطريقة تسلسل Oxford Nanopore DNA قراءة ما يصل إلى مليون حرف DNA في قراءة واحدة بدقة متواضعة، بينما يمكن لطريقة تسلسل الحمض النووي PacBio HiFi قراءة حوالي 20000 حرف بدقة مثالية تقريبًا. استخدم الباحثون في اتحاد T2T كلتا طريقتين لتسلسل الحمض النووي لتوليد تسلسل الجينوم البشري الكامل.
تقول الدكتوره كارين ميغا، والرئيسة المشاركة لاتحاد T2T الذي تضم مجموعته البحثية في جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز ممولة من قبل المؤسسة الوطنية لحقوق الإنسان. "لقد قدم هذا التسلسل الكامل للجينوم البشري بالفعل نظرة ثاقبة جديدة في بيولوجيا الجينوم، وأنا أتطلع إلى العقد القادم من الاكتشافات حول هذه المناطق التي تم الكشف عنها حديثًا."
وفقًا للرئيس المشارك للكونسورتيوم Adam Phillippy ، Ph.D.، الذي قادت مجموعته البحثية في NHGRI جهود الإنهاء، إن تسلسل الجينوم الكامل لشخص ما يجب أن يصبح أقل تكلفة وأكثر وضوحًا في السنوات القادمة.
وقال ايضا: "في المستقبل، عندما يتم تسلسل الجينوم لشخص ما، سنكون قادرين على تحديد جميع المتغيرات في حمضه النووي واستخدام هذه المعلومات لتوجيه الرعاية الصحية بشكل أفضل". "كان الانتهاء حقًا من تسلسل الجينوم البشري مثل وضع زوج جديد من النظارات. والآن بعد أن أصبح بإمكاننا رؤية كل شيء بوضوح، فإننا نقترب خطوة واحدة من فهم ما يعنيه كل هذا."
لعب العديد من الباحثين والمتدربين في بداية حياتهم المهنية أدوارًا محورية، بما في ذلك باحثون من جامعة جونز هوبكنز، بالتيمور. جامعة كونيتيكت، ستورز ؛ جامعة كاليفورنيا، ديفيس؛ معهد هوارد هيوز الطبي، تشيفي تشيس، ماريلاند؛ والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، غايثرسبيرغ، ماريلاند. تظهر الحزمة المكونة من ست أوراق تتحدث عن هذا الإنجاز في عدد اليوم من مجلة Science، جنبًا إلى جنب مع الأوراق المرافقة في العديد من المجلات الأخرى.
https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220331151517.htm
Story Source:
Materials provided by National Institutes of Health. Note: Content may be edited for style and length.
