Ein internationales Konsortium von Wissenschaftlern hat neue Anstrengungen unternommen, um ein Referenzgenom zu erstellen, das die genetische Vielfalt aller Völker der Welt erfasst. Die Forscher beschreiben die Initiative mit dem Namen Human Pangenome Project in ein veröffentlichter Artikel in der Rezension Natur.
„Das Ziel ist es, alle genetischen Variationen zu sammeln, zu organisieren und zugänglich zu machen, die beim Menschen existieren, große, kleine, häufige und seltene“, sagte Evan Eichler, Professor für Genomwissenschaften an der Washington University School of Medicine. Seattle und Co-Autor des Artikels.
Mehr als ein Dutzend Forschungseinrichtungen arbeiten in dem internationalen Projekt zusammen. Die Bemühungen werden vom US-amerikanischen National Human Genome Research Institute und den National Institutes of Health finanziert.
Das menschliche Genom besteht aus einer Sequenz von 3,1 Milliarden DNA-Molekülen. Insgesamt sind unsere Genome bemerkenswert ähnlich. Aber kleine Unterschiede in den Sequenzen unserer genomischen DNA spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung dessen, was jedes Individuum einzigartig macht, einschließlich seines Krankheitsrisikos.
Ein Referenzgenom hilft bei der Beschreibung dieser Unterschiede, indem es die Position von Genen und anderen Genomelementen kartiert. Forscher verwenden diese Karte, um neue Gene, Varianten bekannter Gene und andere funktionelle Elemente zu identifizieren und ihre Erkenntnisse mit anderen Wissenschaftlern zu teilen und zu vergleichen.
Anfang dieses Frühlings gaben Wissenschaftler bekannt, dass sie zwei Jahrzehnte lang Anstrengungen unternommen haben, um eine genomische Referenz zu erstellen, die eine vollständige Karte eines menschlichen Genoms darstellt. Dieses Referenzgenom ist eine Zusammensetzung, die aus den DNA-Sequenzen einer sehr kleinen Gruppe von etwa 20 Individuen erstellt wurde, wobei der größte Teil der Sequenz von einem einzelnen Individuum stammt. Daher spiegelt die Benchmark nicht die Vielfalt wider, die in der Weltbevölkerung beobachtet wird. Tatsächlich basieren die meisten Studien des menschlichen Genoms auf Proben von Personen europäischer Abstammung.
Die neue Initiative zielt darauf ab, diese Lücke zu schließen, indem mehrere vollständige Referenzgenome erstellt werden, die Hunderte von Individuen aus der ganzen Welt repräsentieren. „Wir wollen nicht haben a Referenz (einzeln); wir wollen haben eine Menge Referenzen, die die menschliche Vielfalt erfassen“, sagte Eichler.
Ein wichtiger Teil der Initiative wird darin bestehen, die Zustimmung und Zusammenarbeit von Gruppen zu erhalten, die den Bemühungen westlicher Wissenschaftler, die DNA ihrer Bevölkerung zu sequenzieren, möglicherweise misstrauisch gegenüberstehen, sagte Eichler. „Einige Bands sagten: ‚Danke, aber nein danke.‘ Und wir müssen ihre Autonomie respektieren.
Andere Bevölkerungsgruppen haben Interesse bekundet, wollen aber ihre eigene Genomsequenzierung durchführen und die Ergebnisse zu ihren Bedingungen zur Verfügung stellen. Das Projekt versucht, diese Gemeinschaften mit der Technologie und den Fähigkeiten auszustatten, die sie benötigen, um diese Wissenschaft zu betreiben.
„Wir glauben, dass es enorme Vorteile für alle hat, wenn alle Menschen im Pangenom vertreten sind, aber wir müssen die Menschen in ihrem eigenen Tempo gehen lassen und ihre eigenen Entscheidungen treffen“, sagte Eichler.
Das anfängliche Ziel des Projekts ist es, in den nächsten fünf Jahren Genomsequenzen von 350 Individuen aus verschiedenen Populationen zu erstellen. Die Forscher werden einen mühsamen und zeitaufwändigen Prozess namens „Long Read“-Sequenzierung verwenden, der es ihnen ermöglicht, ein gesamtes Genom fehlerfrei und durchgehend zu kartieren. Frühere Methoden haben Sequenzen mit vielen Lücken erzeugt, denen oft große Genomsegmente fehlten. Letztendlich hoffen die Projektorganisatoren, Tausende von Genomen zu sequenzieren, um so viel menschliche genetische Vielfalt wie möglich zu erfassen.
Das langfristige Ziel ist es, eines Tages einer Person auf der ganzen Welt zu ermöglichen, in eine medizinische Klinik zu gehen und eine DNA-Probe entnehmen und sequenzieren zu lassen. Die individuelle Patientensequenz könnte dann mit dem Referenzpangenom verglichen werden, um den Genotyp des Patienten zu charakterisieren und Informationen über sein genetisches Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und andere Erkrankungen bereitzustellen.
Es könne Jahre dauern, bis solche Tests für die Patientenversorgung verfügbar seien, warnte Eichler. „Wir fangen gerade erst an. Viele Dinge müssen geregelt werden. Aber wir glauben wirklich, dass dies die Zukunft der Humangenetik ist.
Referenz: Wang T, Antonacci-Fulton L, Howe K, et al. Das Human Pangenome Project: eine globale Ressource zur Kartierung der genomischen Vielfalt. Natur. 2022;604(7906):437-446. mache ich: 10.1038/s41586-022-04601-8.
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