Ένα μεγάλο επιστημονικό επίτευγμα κατάφεραν επιστήμονες, τόσο από τις ΗΠΑ όσο κι από άλλες χώρες, αποκωδικοποιώντας για πρώτη φορά, το πλήρες ανθρώπινο γονιδίωμα. Οι επιστήμονες έδωσαν στη δημοσιότητα το πρώτο πλήρες και χωρίς κανένα κενό ανθρώπινο γονιδίωμα, καλύπτοντας πια με ακρίβεια όλα τα χρωμοσώματα από τη μία άκρη τους ως την άλλη.
Το πλήρες γονιδίωμα προσθέτει σχεδόν 200 εκατομμύρια ζεύγη βάσεων νέων αλληλουχιών DNA, μεταξύ των οποίων 99 γονίδια που πιθανώς κωδικοποιούν πρωτεΐνες και σχεδόν 2.000 υποψήφια γονίδια που χρήζουν περαιτέρω μελέτης. Παράλληλα διορθώνει χιλιάδες λάθη στο έως τώρα ανολοκλήρωτο ανθρώπινο γονιδίωμα αναφοράς (το λεγόμενο GRCh38), που είχε πρωτοπαρουσιαστεί το 2000, είχε συναρμολογηθεί από πολλούς δωρητές και δεν αφορούσε έναν μόνο άνθρωπο, όπως συμβαίνει με το νέο πλήρες γονιδίωμα.
Μετά από περίπου 20 χρόνια, ολοκληρώθηκε έτσι, το έργο που είχε ξεκινήσει με το Πρόγραμμα Ανθρωπίνου Γονιδιώματος, το οποίο είχε «χαρτογραφήσει» έως το 2003 περίπου το 92% του γονιδιώματος του ανθρώπου. Το υπόλοιπο 8%, που δεν είχε αποκωδικοποιηθεί και «διαβάστηκε», περιλαμβάνει αρκετά γονίδια και περιοχές επαναλαμβανόμενου DNA, ενώ είναι συγκρίσιμο σε μέγεθος με ένα χρωμόσωμα.
Περισσότεροι από 100 ερευνητές του Εθνικού Ινστιτούτου Ερευνών Ανθρωπίνου Γονιδιώματος (NHGRI) των ΗΠΑ και πολλών αμερικανικών και άλλων πανεπιστημίων, είχαν συστήσει την επιστημονική κοινοπραξία Τ2Τ (Telomere to Telomere) έκαναν έξι σχετικές δημοσιεύσεις στο "Science", καθώς και μερικές ακόμη σε άλλα επιστημονικά περιοδικά. Υπογράμμισαν ότι η ύπαρξη πια μιας ολοκληρωμένης αλληλούχισης των συνολικά περίπου τριών δισεκατομμυρίων βάσεων ("γραμμάτων") του ανθρώπινου DNA είναι κρίσιμη για την κατανόηση όλου του φάσματος της ανθρώπινης γονιδιωματικής ποικιλομορφίας, του γενετικού υποβάθρου ορισμένων ασθενειών και της ανθρώπινης εξέλιξης.
«Η δημιουργία μιας πραγματικά πλήρους αλληλουχίας του ανθρώπινου γονιδιώματος αντιπροσωπεύει ένα απίστευτο επιστημονικό επίτευγμα, παρέχοντας την πρώτη ολοκληρωμένη εικόνα του υποβάθρου του DNA μας», δήλωσε ο διευθυντής του NHGRI δρ Έρικ Γκριν.
Ο γενετιστής Ρόμπερτ Γουότερστον του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον από τη μεριά του δήλωσε ότι δεν υπάρχουν πλέον καθόλου κρυμμένα ή άγνωστα τμήματα του ανθρώπινου DNA.
Η αποκωδικοποίηση του πλήρους γονιδιώματος αναφοράς με την ονομασία T2T-CHM13 θα διευκολύνει την καλύτερη κατανόηση του πώς διαφέρει το DNA από άνθρωπο σε άνθρωπο. Ήδη, χρησιμοποιώντας το πλήρες γονιδίωμα ως σημείο αναφοράς, οι ερευνητές ανακάλυψαν περισσότερες από 2 εκατομμύρια πρόσθετες παραλλαγές στο ανθρώπινο γονιδίωμα, ενώ ασφαλώς θα ακολουθήσουν και άλλες στο μέλλον.
Το ανθρώπινο γονιδίωμα αποτελείται από δισεκατομμύρια ατομικά «γράμματα» DNA μοιρασμένα σε 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων. Για να διαβαστεί όλο το γονιδίωμα, οι επιστήμονες έπρεπε να το κόψουν σε κομμάτια μήκους μερικών εκατοντάδων ή χιλιάδων γραμμάτων το καθένα. Στη συνέχεια, οι μηχανές αλληλούχισης διάβαζαν τα επιμέρους γράμματα (βάσεις) σε κάθε κομμάτι και οι επιστήμονες προσπαθούσαν να συναρμολογήσουν τα κομμάτια στη σωστή σειρά, όπως σε ένα δύσκολο παζλ.
Μια δυσκολία είναι ότι μερικές περιοχές του γονιδιώματος επαναλαμβάνουν τα ίδια γράμματα ξανά και ξανά. Παλαιότερα είχε υποτεθεί ότι επρόκειτο για περιττά «σκουπίδια», αλλά έγινε αντιληπτό ότι σε αυτές τις επαναλαμβανόμενες καθόλου άχρηστες περιοχές υπάρχουν ακόμη και νέα γονίδια.
Μια άλλη δυσκολία είναι ότι τα περισσότερα ανθρώπινα κύτταρα περιέχουν δύο γονιδιώματα, ένα από τον πατέρα και ένα από τη μητέρα. Όταν οι επιστήμονες προσπαθούν να συναρμολογήσουν όλα τα κομμάτια, οι γενετικές αλληλουχίες από κάθε γονέα μπορεί να ανακατευτούν, θολώνοντας την πραγματική ποικιλομορφία σε κάθε ατομικό γονιδίωμα. Τελικά οι ερευνητές απλοποίησαν το έργο τους, αναλύοντας κύτταρα με ένα μόνο γονιδίωμα (κάθε τέτοιο κύτταρο περιείχε δύο αντίγραφα του DNA του πατέρα και κανένα της μητέρας).
Το επόμενο βήμα πάνω στο οποίο ήδη εργάζονται οι ερευνητές της κοινοπραξίας, είναι η αλληλούχιση ενός γονιδιώματος με διαφορετικά χρωμοσώματα κληρονομημένα και από τους δύο γονείς.
Παράλληλα ξεκίνησαν μια παν-γονιδιωματική προσπάθεια (Πρόγραμμα Ανθρώπινου Πανγονιδιώματος - Human Pangenome Project) για να διαβάσουν τις πλήρεις αλληλουχίες DNA σε 350 ανθρώπους από όλο τον κόσμο, με στόχο να δημιουργήσουν ένα όσο το δυνατό πληρέστερο ανθρώπινο γονιδίωμα, που θα αντιπροσωπεύει την ανθρώπινη ποικιλομορφία.
Σύνδεσμοι για τις επιστημονικές δημοσιεύσεις:
www.science.org/doi/10.1126/science.abj6987
www.science.org/doi/10.1126/science.abl3533
www.science.org/doi/10.1126/science.abj6965
www.science.org/doi/10.1126/science.abl4178
