研究者は、ヒトゲノム全体の配列を決定したと主張しています

a国際的な科学者チームは、20 年前の最初のヒト ゲノム シーケンスで発見されなかった部分も含め、ヒト ゲノム全体をシーケンスしたと述べています。

この主張が確認されれば、ヒトゲノムプロジェクトとセレラゲノミクスのリーダーが2000年にホワイトハウスの芝生の上で発表した偉業を超え、ヒトゲノムの最初のドラフトの配列決定を発表した. この歴史的なドラフトとそれに続くヒト DNA 配列決定は、すべてゲノムの約 8% を見逃していました。

新しいゲノム シーケンシングは、新しいテクノロジーを使用してこれらのギャップを埋めます。 ただし、研究者が研究をスピードアップするために使用した細胞株の種類など、さまざまな制限があります。

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仕事は 詳細な 5 月 27 日のプリプレス、これはまだピアレビューされていないことを意味します。

「あなたは、この最後の未知のヒトゲノムを研究しようとしているのです」と、配列決定を作成した国際コンソーシアムを共同で率いたカリフォルニア大学サンタクルーズ校の研究者、カレン・メガは言った. 「これまでにやったことはありません。これまでやっていなかった理由は、それが難しいからです。」

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Mega は、論文がレビューされ、医学雑誌に掲載されるまで、発表を公式とは見なさないことを確認しました。

研究者たちは、新しいゲノムは飛躍的な進歩であり、2つの民間企業によって開発された新しいDNA配列決定技術によって可能になったと述べています.カリフォルニア州メンローパークのパシフィック・バイオサイエンス（BacBioとしても知られています）と、オックスフォード・サイエンスパーク（英国）のオックスフォード・ナノポア. 彼らの DNA 読み取り技術には、研究者にとってゴールド スタンダードと長い間考えられてきたツールに比べて、非常に特殊な利点があります。

欧州分子生物学研究所の副所長である Euan Birney は、この結果を「強力なテクニカル ラウンド」と表現した。 彼は、オリジナルのゲノム論文は、すべての DNA 分子の端から端までシーケンスを行っていなかったため、慎重に作成されたと述べました。 「このグループがしたことは、彼らがこれを端から端までできることを示すことです。」 何が可能かを示しているので、これは将来の研究にとって重要だ、と彼は言った.

ハーバード大学の生物学者でシーケンシングのパイオニアであるジョージ・チャーチは、この研究を「非常に重要」と述べています。 彼は会話の中で、脊椎動物の完全なゲノムの配列を決定した人は今のところ誰もいないことに注意したいと語った.もし新しい研究が確認されれば、それはもはや真実ではない.

1 つの重要な未解決の質問: 人間のパズルのこれらの欠けている部分はどれほど重要ですか? コンソーシアムは、DNA 塩基の数を 29 億 2000 万から 30 億 5000 万に増やし、4.5% 増加したと述べた。 しかし、遺伝子の数は1969年までわずか0.4%しか増加しなかった.だからといって、この研究が遺伝子がどのように調節されているかなど、他の新しい洞察につながることはできない、と研究者たちは強調した.

使用されたDNA配列は、人間ではなく、核を持たない卵子に精子が受精したときに発生する女性の子宮の成長である胞状奇胎からのものでした. これは、精子や卵子のように、46 本ではなく 23 本の染色体を持っていることを意味します。

研究者たちはこれらの細胞を選んだ。これは、DNA 配列を作成するための計算作業が簡単になったからである。 2003 年に設立された最初のゲノム プロジェクトにも含まれていた染色体は 23 本だけでしたが、DNA シーケンシング技術が安価で単純になるにつれて、研究者は 46 本の染色体すべてをシーケンシングする傾向にありました。

ネーションワイド小児病院のゲノム医学研究所の共同理事であるアレン・マーディスは、これらの細胞株が実験室に保持されているために、新しい遺伝子情報が変化する可能性があることを懸念しています。」大部分は、細胞株が何年にもわたって培養中に広がるにつれて蓄積する残留物です。」

Mega 氏によると、この細胞株の研究は、それが人間の細胞に似ていることを示しており、研究者たちは何年もの間循環していない凍結された細胞を使用していました。 彼女が同意した次のステップは、グループが二倍体ゲノムとして知られる46本の染色体すべてを配置しようとすることでした.

残りのゲノムのシーケンスのコストが 3 億ドルから 3 億ドルに下がったにもかかわらず、ゲノムの最後の 8% のシーケンスが 20 年かかったのはなぜですか? その答えは、DNA シーケンシング テクノロジーの仕組みに関係しています。

イルミナが作成した現在の DNA シーケンサーは、DNA の小さな断片を取り出して解読し、その結果得られたパズルを再構築します。 これは、ほとんどのゲノムでうまく機能しますが、DNA コードが長い繰り返しパターンの結果である領域では機能しません。 スーパーコンピューターに小さな断片しか含まれていない場合、どのようにして塩基上で「AGAGAGA」の塩基を繰り返すDNA配列を組み立てることができるでしょうか? これは、失われたゲノムの 8% が​​どのように見えるかです。

これらの「未知の」領域の中に、生物学で最も有名な構造の 1 つがあります。 染色体を見たことがあるなら (高校の生物学を思い出してください)、染色体はつながった紐のように見えます。 これらのノードは、染色体を一緒に保持する DNA の束である中心小体です。 それらは細胞分裂において主要な役割を果たします。 リピート満載です。

実際、メガがこれらの行方不明の地域を見たいと思ったのは惑星でした。

「なぜ生命にとって非常に基本的で、細胞がどのように機能するかにとって非常に基本的な領域が、これらの巨大なタンデム海が繰り返される私たちのゲノムの一部に配置されているのはなぜですか?」 彼女は新入生の頃に質問したことを覚えています。

NIHの研究者であるAdam Phillippeとの話し合いの中で、彼女を導いたのはこの質問でした.2019年に染色体の末端であるテロメアの後にテロメア2テロメアコンソーシアムと呼ばれる現在のイニシアチブを開始することを提案しました.共著者として、何年にもわたってゲノムの欠落部分を懸念してきたワシントン大学の生物学者。

Oxford Nanopore と PacBio の技術は DNA を小さなパズルのピースに切断しないため、この作業が可能になりました。 Oxford Nanopore 技術は、DNA 分子を小さな穴に通すため、非常に長い配列になります。 PacBio のテクノロジーは、レーザーを使用して同じ DNA 配列を何度もスキャンするため、非常に正確な読み取りが可能です。 どちらも、現在のイルミナのテクノロジーよりも高価です。

熱い競争を繰り広げる企業。 このプロジェクトでは、PacBio の技術の精度が非常に貴重であることが判明し、オックスフォード ナノポアを使用して一部の領域を完成させた、と研究者は述べています。 しかし、オックスフォード ナノポアはすでに、より使いやすい新しいテクノロジーを約束していました。 ジョンズ・ホプキンス大学のマイケル・シャッツ助教授は、「今のところ、パックバイオにはアドバンテージがありますが、それをいつまで維持できるかは明らかではありません。

すべての研究者は、単一の参照ゲノムを使用する代わりに、参照として使用できる数百の異なる、完全で、相互に関連し、民族的に多様なゲノムを組み立てる未来のビジョンについて話しました。 Mega は、このビジネスをリードするのにも役立ちます。 これはその方向への一歩に過ぎません。

しかし、これまでのところ、何が足りないのかという疑問が常にありました、とシャッツは言います。 これで、ようやく正しいデータが得られました。 「私たちは正しい技術を持っています。」