Автор: Daniela Velasco/EMBL
Более двух десятилетий прошло с тех пор, как впервые была составлена карта генома человека. Это достижение было огромным на тот момент, но оно основывалось на ДНК лишь нескольких человек и оставляло важные участки фрагментированными.
С тех пор учёные усердно работали над улучшением эталонного генома человека.
В 2022 году была получена первая полная последовательность генома одного человека, которая устранила многие из оставшихся пробелов. В 2023 году в рамках проекта «пангеном человека» были сопоставлены и сшиты вместе геномы 47 человек — это стало важным шагом на пути к отражению генетического разнообразия людей по всему миру.
Последние наборы данных, опубликованные в двух последовательных исследованиях в журнале Nature, представляют собой, возможно, наиболее полный обзор генома человека на сегодняшний день.
«Наши геномы не статичны, как и наше понимание их», — говорит доктор Кристин Бек из Лаборатории Джексона по геномной медицине (JAX) и Университета Коннектикута, США, которая возглавляла второе исследование.
«Слишком долго наши генетические справочники исключали большую часть населения мира. Эта работа отражает существенные вариации, которые помогают объяснить, почему риск заболеваний не одинаков для всех».
В первой статье были проанализированы геномы 1 019 человек с пяти континентов и 28 групп населения. Основное внимание было уделено структурным вариантам генома — большим участкам ДНК, которые были удалены, продублированы, вставлены, инвертированы или перетасованы, что приводит к изменениям тысяч оснований ДНК за раз. Они способствуют генетическому разнообразию, но также всё чаще ассоциируются с заболеваниями и раком.
Наиболее запутанные и повторяющиеся участки труднее всего обнаружить и проанализировать.
Команда обнаружила и классифицировала более 167 000 структурных вариантов, удвоив известное количество в пангеноме человека.
«Мы нашли сокровищницу скрытых генетических вариаций в этих популяциях, многие из которых были недопредставлены в более ранних справочных наборах», — говорит соавтор доктор Бернардо Родригес-Мартин из Европейской лаборатории молекулярной биологии, Университета Помпеу Фабра в Испании и Института науки и технологий в Барселоне.
«Например, 50,9% вставок и 14,5% удалений, которые мы обнаружили, не были зарегистрированы в предыдущих каталогах вариаций. Это важный шаг на пути к картированию «мёртвых зон» в геноме человека и снижению предвзятости, которая долгое время отдавала предпочтение геномам европейского происхождения».
Родригес-Мартин говорит, что эти усилия «прокладывают путь для терапий и тестов, которые будут одинаково хорошо работать для всех людей».
Второе исследование использовало несколько технологий секвенирования, чтобы объединить высокоточные считывания ДНК средней длины с более длинными, но менее точными. Эта стратегия позволила собрать воедино почти полные геномы 65 человек. Они также расшифровали некоторые из наиболее сложных для чтения участков, включая высокоповторяющиеся центромеры, Y-хромосомы и сложную область, связанную с главным комплексом гистосовместимости иммунной системы.
«Только за последние три года технологии наконец достигли того уровня, когда мы можем секвенировать полные геномы», — говорит профессор Чарльз Ли из JAX, соавтор второго исследования.
«Теперь мы зафиксировали, вероятно, 95% или более всех этих структурных вариантов в каждом секвенированном и проанализированном геноме. Сделать это для… 65 геномов — это невероятный результат».
Оба исследования повторно секвенировали людей из проекта «1000 геномов», который составил карту глобального генетического разнообразия в 2015 году. Новые данные были обнародованы.
«Мы создали всеобъемлющий и имеющий медицинское значение ресурс, который теперь может использоваться исследователями во всём мире для лучшего понимания происхождения геномных вариаций человека и того, как на них влияет множество различных факторов», — говорит профессор Тобиас Маршал из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе, соавтор обоих исследований.
«Это отличный пример того, как совместные исследования открывают новые горизонты в геномной науке и делают шаг к созданию более полного пангенома человека».