stringtranslate.com

Проект «Геном человека»

Логотип проекта «Геном человека»

Проект «Геном человека» ( HGP ) — международный научно-исследовательский проект, целью которого было определение пар оснований , составляющих ДНК человека , а также идентификация, картирование и секвенирование всех генов генома человека как с физической, так и с функциональной точки зрения. . Он начался в 1990 году и был завершен в 2003 году. [1] Он остается крупнейшим в мире совместным биологическим проектом. [2] Планирование проекта началось после того, как он был принят правительством США в 1984 году , а официально запущен в 1990 году. Он был объявлен завершенным 14 апреля 2003 года и включал около 92% генома. [3] Уровень «полный геном» был достигнут в мае 2021 года, при этом оставшиеся лишь 0,3% оснований покрыты потенциальными проблемами. [4] [5] Окончательная сборка без зазоров была завершена в январе 2022 года. [6]

Финансирование поступило от правительства США через Национальные институты здравоохранения (NIH), а также множество других групп со всего мира. Параллельный проект проводился вне правительства корпорацией Celera , или Celera Genomics, который был официально запущен в 1998 году. Большая часть спонсируемого правительством секвенирования была выполнена в двадцати университетах и ​​исследовательских центрах в США , Великобритании , Японии , Японии и других странах . Франция , Германия и Китай [7] работают в Международном консорциуме по секвенированию генома человека (IHGSC) .

Первоначально проект «Геном человека» был направлен на картирование полного набора нуклеотидов , содержащихся в эталонном гаплоидном геноме человека , которых насчитывается более трех миллиардов. «Геном» любого индивидуума уникален; картирование «генома человека» включало секвенирование образцов, собранных у небольшого числа людей, а затем сборку секвенированных фрагментов для получения полной последовательности для каждой из 23 пар хромосом человека (22 пары аутосом и пара половых хромосом, известных как аллосомы). ). Следовательно, готовый геном человека представляет собой мозаику, не представляющую какую-либо одну особь. Большая часть полезности проекта связана с тем фактом, что подавляющее большинство человеческого генома одинаково у всех людей.

История

Проект «Геном человека» представлял собой 15-летний финансируемый государством проект, начатый в 1990 году с целью определения последовательности ДНК всего эухроматического генома человека в течение 13 лет. [8] [9]

В мае 1985 года Роберт Синшеймер организовал семинар в Калифорнийском университете в Санта-Крус , чтобы обсудить возможность создания систематического эталонного генома с использованием технологий секвенирования генов. [10] В марте 1986 года семинар в Санта-Фе был организован Чарльзом ДеЛизи и Дэвидом Смитом из Управления исследований в области здравоохранения и окружающей среды (OHER) Министерства энергетики . [11] В то же время Ренато Дульбекко , президент Института биологических исследований Солка , впервые предложил концепцию полногеномного секвенирования в эссе в журнале Science . [12] Опубликованная работа под названием «Поворотный момент в исследованиях рака: секвенирование генома человека» была сокращена по сравнению с первоначальным предложением использовать эту последовательность для понимания генетической основы рака молочной железы. [13] Джеймс Уотсон , один из первооткрывателей формы двойной спирали ДНК в 1950-х годах, два месяца спустя провел семинар в лаборатории Колд-Спринг-Харбор. Таким образом, идея получения эталонной последовательности возникла у трех независимых источников: Зинсхаймера, Дульбекко и ДеЛизи. В конечном итоге именно действия ДеЛизи положили начало проекту. [14] [15] [16] [17]

Тот факт, что семинар в Санта-Фе был мотивирован и поддержан федеральным агентством, открыл путь, хотя и трудный и извилистый, [18] для преобразования этой идеи в государственную политику в Соединенных Штатах. В записке помощнику министра по энергетическим исследованиям Элвину Трайвелпису тогдашний директор OHER Чарльз ДеЛизи изложил общий план проекта. [19] Это положило начало длинной и сложной цепочке событий, которая привела к утвержденному перепрограммированию средств, что позволило OHER запустить проект в 1986 году и рекомендовать первую позицию для HGP, которая была в представлении бюджета президента Рейгана на 1988 год. [18] и в конечном итоге одобрен Конгрессом. Особое значение для одобрения Конгресса имела поддержка сенатора от Нью-Мексико Пита Доменичи , с которым ДеЛизи подружился. [20] Доменичи возглавлял сенатский комитет по энергетике и природным ресурсам, а также бюджетный комитет, оба из которых играли ключевую роль в бюджетном процессе Министерства энергетики. Конгресс добавил сопоставимую сумму в бюджет НИЗ, тем самым начав официальное финансирование со стороны обоих агентств. [ нужна цитата ]

Trivelpiece запросил и получил одобрение предложения ДеЛизи от заместителя госсекретаря Уильяма Флинна Мартина . Эта диаграмма [21] была использована Trivelpiece весной 1986 года, чтобы проинформировать Мартина и заместителя министра Джозефа Сальгадо о его намерении перепрограммировать 4 миллиона долларов для инициирования проекта с одобрения Джона С. Херрингтона . [ нужна цитата ] За этим перепрограммированием последовала статья бюджета в размере 13 миллионов долларов в бюджетном представлении администрации Рейгана на 1987 год Конгрессу. [11] Впоследствии он был принят обеими палатами. Проект планировалось завершить в течение 15 лет. [22]

Предложение Уильяму Ф. Мартину о запуске проекта «Геном человека»

В 1990 году два основных финансирующих агентства, Министерство энергетики и Национальные институты здравоохранения , разработали меморандум о взаимопонимании с целью координации планов и установили сроки начала проекта на 1990 год . [23] В то время Дэвид Дж. Галас был директором переименованного «Управления биологических и экологических исследований» в Управлении науки Министерства энергетики США, а Джеймс Уотсон возглавлял программу NIH Genome. В 1993 году Аристид Патринос сменил Галаса, а Фрэнсис Коллинз сменил Уотсона, взяв на себя роль общего руководителя проекта в качестве директора Национального центра исследований генома человека НИЗ (который позже стал Национальным институтом исследований генома человека ). Рабочий проект генома был объявлен в 2000 году, а статьи с его описанием были опубликованы в феврале 2001 года. Более полный проект был опубликован в 2003 году, и после этого работа по «завершению» генома продолжалась более десяти лет. [ нужна цитата ]

Проект стоимостью 3 миллиарда долларов был официально основан в 1990 году Министерством энергетики США и Национальными институтами здравоохранения. Ожидалось, что он продлится 15 лет. [24] Помимо США, в международный консорциум вошли генетики из Великобритании, Франции, Австралии, Китая и множества других спонтанных объединений. [25] В итоге проект обошелся меньше, чем ожидалось, примерно в 2,7 миллиарда долларов (что эквивалентно примерно 5 миллиардам долларов в 2021 году). [7] [26] [27]

Проект стал возможен благодаря двум технологиям: картированию генов и секвенированию ДНК . Метод картирования генов полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (RFLP) возник в результате поиска местоположения гена рака молочной железы Марком Сколником из Университета Юты [28] , который начался в 1974 году. [29] Наблюдение маркера сцепления для ген, в сотрудничестве с Дэвидом Ботштейном , Рэем Уайтом и Роном Дэвисом придумали способ построить карту генетических связей генома человека. Это позволило ученым начать более масштабные исследования генома человека. [30]

Благодаря широкому международному сотрудничеству и достижениям в области геномики (особенно в области анализа последовательностей ), а также параллельным достижениям в области компьютерных технологий, «черновой проект» генома был завершен в 2000 году (об этом объявили совместно президент США Билл Клинтон и британский президент). Премьер-министр Тони Блэр 26 июня 2000 г.). [31] [32] Эта первая доступная черновая сборка генома была завершена Группой биоинформатики генома в Калифорнийском университете в Санта-Крус , возглавляемой тогдашним аспирантом Джимом Кентом и его советником Дэвидом Хаусслером . [33] Продолжающееся секвенирование привело к объявлению о практически полном геноме 14 апреля 2003 года, на два года раньше, чем планировалось. [34] [35] В мае 2006 года на пути к завершению проекта была пройдена еще одна веха, когда в журнале Nature была опубликована последовательность самой последней хромосомы . [36]

По данным НИЗ , ниже перечислены различные учреждения, компании и лаборатории, принимавшие участие в проекте «Геном человека» : [7]

Состояние завершения

Примечательно, что проект не смог секвенировать всю ДНК, обнаруженную в клетках человека ; скорее, целью было секвенировать только эухроматические области ядерного генома, которые составляют 92,1% генома человека. Остальные 7,9% существуют в разбросанных гетерохроматических областях, например, в центромерах и теломерах . Эти регионы по своей природе, как правило, сложнее секвенировать, поэтому они не были включены в первоначальные планы проекта. [37]

Проект «Геном человека» (HGP) был объявлен завершенным в апреле 2003 года. Первоначальный черновой вариант генома человека был доступен в июне 2000 года, а к февралю 2001 года рабочий проект был завершен и опубликован, после чего последовало окончательное картирование секвенирования человеческого генома на 14 апреля 2003 г. Хотя сообщалось, что это покрывает 99% эухроматического генома человека с точностью 99,99%, 27 мая 2004 г. была опубликована основная оценка качества последовательности генома человека, указывающая, что точность более 92% выборки превысила 99,99%. что соответствовало намеченной цели. [38]

В марте 2009 года Консорциум по изучению генома (GRC) опубликовал более точную версию человеческого генома, но в ней все равно осталось более 300 пробелов, [39] , в то время как в 2015 году таких пробелов осталось 160. [40]

Хотя в мае 2020 года GRC сообщил о 79 «неразрешенных» пробелах, [41] составляющих целых 5% генома человека, [42] месяцами позже, о применении новых методов секвенирования на большие расстояния и полученных из пузырного заноса пузырного заноса Линия клеток, в которой обе копии каждой хромосомы идентичны, привела к первой по-настоящему полной последовательности теломер-теломеры человеческой хромосомы, Х- хромосоме . [43] Аналогично, несколько месяцев спустя была получена полная последовательность аутосомной хромосомы 8 человека. [44]

В 2021 году сообщалось, что консорциум теломер-теломеры (T2T) заполнил все пробелы, кроме пяти, в повторяющихся областях рибосомальной ДНК. [45] Спустя несколько месяцев эти пробелы также были устранены. Полная последовательность не содержала Y-хромосому , которая заставляет эмбрион становиться мужским, отсутствуя в клеточной линии, послужившей источником анализируемой ДНК. Около 0,3% полной последовательности оказалось трудным для проверки качества и, следовательно, могли содержать ошибки, [46] которые требовалось для подтверждения. [47] В апреле 2022 года была официально опубликована полная последовательность не-Y-хромосомы, что позволило получить представление о большей части 8% генома, не учтенных HGP. [48] ​​В декабре 2022 года в препринте утверждалось, что секвенирование оставшихся недостающих участков Y-хромосомы было выполнено, тем самым завершив секвенирование всех 24 хромосом человека. [49] В августе 2023 года этот препринт был наконец опубликован. [50] [51]

Приложения и предлагаемые преимущества

Секвенирование человеческого генома имеет преимущества во многих областях, от молекулярной медицины до эволюции человека . Проект «Геном человека» посредством секвенирования ДНК может помочь исследователям понять болезни, в том числе: генотипирование конкретных вирусов для назначения соответствующего лечения; выявление мутаций , связанных с различными формами рака ; разработка лекарств и более точное прогнозирование их эффектов; прогресс в области судебно- прикладной науки; биотопливо и другие виды применения энергии; сельское хозяйство , животноводство , биопереработка ; оценка риска ; биоархеология , антропология и эволюция . Еще одним предлагаемым преимуществом является коммерческое развитие исследований в области геномики , связанных с продуктами на основе ДНК, - многомиллиардная индустрия. [ нужна цитата ]

Последовательность ДНК хранится в базах данных , доступных каждому в Интернете . Национальный центр биотехнологической информации США (и дочерние организации в Европе и Японии) хранят последовательность генов в базе данных, известной как GenBank , вместе с последовательностями известных и гипотетических генов и белков. Другие организации, такие как UCSC Genome Browser в Калифорнийском университете в Санта-Крузе [52] и Ensembl [53], предоставляют дополнительные данные и аннотации, а также мощные инструменты для их визуализации и поиска. Для анализа данных были разработаны компьютерные программы , поскольку сами данные трудно интерпретировать без таких программ. Вообще говоря, достижения в технологии секвенирования генома следуют закону Мура — концепции информатики, которая гласит, что сложность интегральных схем может увеличиваться в геометрической прогрессии. [54] Это означает, что скорость секвенирования целых геномов может увеличиваться с такой же скоростью, как это было замечено во время разработки проекта «Геном человека».

Методы и анализ

Процесс определения границ между генами и другими признаками в необработанной последовательности ДНК называется аннотацией генома и находится в области биоинформатики . Хотя эксперты-биологи являются лучшими аннотаторами, их работа продвигается медленно, и компьютерные программы все чаще используются для удовлетворения высокопроизводительных требований проектов секвенирования генома. Начиная с 2008 года была внедрена новая технология, известная как RNA-seq , которая позволила ученым напрямую секвенировать информационную РНК в клетках. Это заменило предыдущие методы аннотации, которые основывались на присущих свойствах последовательности ДНК, прямым измерением, которое было гораздо более точным. Сегодня аннотация генома человека и других геномов опирается в первую очередь на глубокое секвенирование транскриптов в каждой ткани человека с использованием RNA-seq. Эти эксперименты показали, что более 90% генов содержат по крайней мере один, а обычно несколько вариантов альтернативного сплайсинга, в которых экзоны комбинируются разными способами с образованием двух или более генных продуктов из одного и того же локуса. [55]

Геном, опубликованный HGP, не отражает последовательность генома каждого человека. Это объединенная мозаика небольшого числа анонимных доноров африканского, европейского и восточноазиатского происхождения. Геном HGP является основой для будущей работы по выявлению различий между людьми. [ нужна цитация ] Последующие проекты секвенировали геномы нескольких различных этнических групп, хотя по состоянию на 2019 год все еще существует только один «эталонный геном». [56]

Выводы

Ключевые результаты проекта (2001 г.) и полного (2004 г.) последовательностей генома включают:

  1. У человека имеется примерно 22 300 [57] генов, кодирующих белок, — тот же диапазон, что и у других млекопитающих.
  2. Геном человека имеет значительно больше сегментных дупликаций (почти идентичных, повторяющихся участков ДНК), чем предполагалось ранее. [58] [59] [60]
  3. На момент публикации проекта последовательности менее 7% семейств белков оказались специфичными для позвоночных. [61]

Достижения

Первая распечатка генома человека, представленная в виде серии книг, выставлена ​​в Wellcome Collection в Лондоне.

Геном человека насчитывает примерно 3,1 миллиарда пар оснований . [62] Проект «Геном человека» был начат в 1990 году с целью секвенирования и идентификации всех пар оснований в наборе генетических инструкций человека, поиска генетических корней болезней и последующей разработки методов лечения. Это считается мегапроектом .

Геном был разбит на более мелкие части; около 150 000 пар оснований в длину. [63] Эти фрагменты затем были лигированы в вектор, известный как « бактериальные искусственные хромосомы », или BAC, которые получены из бактериальных хромосом, полученных с помощью генной инженерии. Векторы, содержащие гены, могут быть вставлены в бактерии, где они копируются механизмом репликации бактериальной ДНК . Затем каждая из этих частей была секвенирована отдельно как небольшой проект-" дробовик ", а затем собрана. Более крупные, 150 000 пар оснований объединяются, образуя хромосомы. Это известно как подход « иерархического дробовика », поскольку геном сначала разбивается на относительно большие фрагменты, которые затем сопоставляются с хромосомами, а затем отбираются для секвенирования. [64] [65]

Финансирование поступило от правительства США через Национальные институты здравоохранения США и британскую благотворительную организацию Wellcome Trust , а также множество других групп со всего мира. Финансирование поддержало ряд крупных центров секвенирования, в том числе в Институте Уайтхеда , Институте Уэллкома Сэнгера (тогда называвшемся Центром Сэнгера), расположенном в кампусе Wellcome Genome , Вашингтонском университете в Сент-Луисе и Медицинском колледже Бэйлора . [24] [66]

Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) служила важным каналом участия развивающихся стран в проекте «Геном человека». [67]

Государственные и частные подходы

В 1998 году аналогичный, финансируемый из частных источников квест был запущен американским исследователем Крейгом Вентером и его фирмой Celera Genomics. Вентер был учёным в Национальном институте здравоохранения в начале 1990-х годов, когда проект был инициирован. Проект Celera стоимостью 300 миллионов долларов должен был осуществляться более быстрыми темпами и за небольшую часть стоимости проекта, финансируемого государством , стоимостью примерно 3 миллиарда долларов . В то время как проект Celera сосредоточил свои усилия на секвенировании и сборке человеческого генома, общественная HGP также финансировала картирование и секвенирование геномов червей , мух и дрожжей , финансирование баз данных, разработку новых технологий, поддержку программ биоинформатики и этики. а также полировка и оценка сборки генома. [68] И Celera, и публичные подходы потратили около 250 миллионов долларов на разработку последовательности производства. [69] Для сборки последовательностей Celera использовала общедоступные карты в GenBank , которые Celera была способна генерировать, но доступность которых была «выгодна» для проекта, финансируемого из частных источников. [58]

Celera использовала метод, называемый полногеномным дробовым секвенированием , с применением попарного секвенирования концов [70] , который использовался для секвенирования бактериальных геномов длиной до шести миллионов пар оснований, но не для чего-либо даже близко такого большого, как три миллиарда пар оснований человека. геном.

Первоначально Celera объявила, что будет добиваться патентной защиты «только 200–300» генов, но позже изменила это заявление на «охрану интеллектуальной собственности» на «полностью охарактеризованные важные структуры», составляющие 100–300 мишеней. В конечном итоге фирма подала предварительные («заполнительные») патентные заявки на 6500 полных или частичных генов. Celera также пообещала опубликовать свои результаты в соответствии с условиями « Бермудского заявления » 1996 года, ежегодно публикуя новые данные (HGP публиковала свои новые данные ежедневно), хотя, в отличие от проекта, финансируемого государством, они не допускали свободного перераспределения или научное использование данных. По этой причине финансируемые государством конкуренты были вынуждены выпустить первый вариант человеческого генома раньше Celera. 7 июля 2000 г. группа биоинформатики генома UCSC опубликовала в сети первый рабочий проект. Научное сообщество загрузило с геномного сервера UCSC около 500 ГБ информации за первые 24 часа бесплатного и неограниченного доступа. [71]

В марте 2000 года президент Клинтон вместе с премьер-министром Тони Блэром в двойном заявлении призвали всех исследователей, желающих исследовать последовательность, иметь «беспрепятственный доступ» к последовательности генома. [72] Это заявление вызвало резкое падение акций Celera и повлекло за собой падение Nasdaq , ориентированного на биотехнологии . Сектор биотехнологий потерял около 50 миллиардов долларов рыночной капитализации за два дня. [ нужна цитата ]

Хотя рабочий проект был объявлен в июне 2000 года, только в феврале 2001 года Селера и ученые HGP опубликовали подробности своих проектов. Специальные выпуски журнала Nature (в которых была опубликована научная статья финансируемого государством проекта ) [58] описали методы, использованные для создания проекта последовательности, и предложили анализ последовательности. Эти черновики охватывали около 83% генома (90% эухроматических регионов со 150 000 пробелов, порядок и ориентация многих сегментов еще не установлены). В феврале 2001 года, на момент совместных публикаций, в пресс-релизах было объявлено, что проект завершен обеими группами. Улучшенные черновики были объявлены в 2003 и 2005 годах, и в настоящее время они заполняют примерно 92% последовательности. [ нужна цитата ]

Доноры генома

В государственном HGP Международного консорциума по секвенированию генома человека (IHGSC) исследователи собрали образцы крови (женщин) или спермы (мужчин) у большого количества доноров. Лишь немногие из многих собранных образцов были обработаны как ресурсы ДНК. Таким образом, личности доноров были защищены, поэтому ни доноры, ни ученые не могли знать, чья ДНК была секвенирована. В проекте в целом использовались клоны ДНК, взятые из множества различных библиотек , большинство из которых были созданы Питером Дж. де Йонгом. Большая часть последовательности (>70%) эталонного генома , созданного публичной HGP, получена от одного анонимного донора-мужчины из Буффало, штат Нью-Йорк ( кодовое имя RP11; «RP» относится к комплексному онкологическому центру Розуэлл-Парк ). [73] [74]

Схематическая кариограмма человека, показывающая общий вид генома человека с 22 гомологичными хромосомами , женской (XX) и мужской (XY) версиями половой хромосомы (внизу справа), а также митохондриального генома (в масштабе). Нижний левый). Синяя шкала слева от каждой пары хромосом (и митохондриального генома) показывает ее длину в миллионах пар оснований ДНК .

Ученые HGP использовали лейкоциты из крови двух доноров мужского пола и двух женщин (случайно выбранных из 20 каждого) — каждый донор дал отдельную библиотеку ДНК. Одна из этих библиотек (RP11) использовалась значительно чаще других из соображений качества. Одна небольшая техническая проблема заключается в том, что мужские образцы содержат чуть более половины меньше ДНК половых хромосом (одна Х-хромосома и одна Y-хромосома ) по сравнению с женскими образцами (которые содержат две Х-хромосомы ). Остальные 22 хромосомы (аутосомы) одинаковы для обоих полов.

Хотя основная фаза секвенирования HGP уже завершена, исследования вариаций ДНК продолжались в рамках Международного проекта HapMap Project , целью которого было выявление закономерностей групп однонуклеотидного полиморфизма (SNP) (называемых гаплотипами , или «haps»). Образцы ДНК для HapMap были взяты в общей сложности от 270 человек; Народ йоруба в Ибадане , Нигерия ; Японцы в Токио ; ханьцы в Пекине ; и французский ресурс Centre d'Etude du Polymorphisme Human (CEPH), который состоял из жителей США, имеющих происхождение из Западной и Северной Европы .

В частном проекте Celera Genomics для секвенирования использовалась ДНК пяти разных людей. Ведущий научный сотрудник Celera Genomics на тот момент Крейг Вентер позже признал (в публичном письме журналу Science ), что его ДНК была одним из 21 образца в пуле, пять из которых были отобраны для использования. [75] [76]

События

Имея в виду последовательность, следующим шагом было выявление генетических вариантов, которые увеличивают риск таких распространенных заболеваний, как рак и диабет. [23] [63]

Ожидается, что детальное знание генома человека откроет новые возможности для прогресса в медицине и биотехнологии . Явные практические результаты проекта проявились еще до завершения работ. Например, ряд компаний, таких как Myriad Genetics , начали предлагать простые способы проведения генетических тестов, которые могут показать предрасположенность к различным заболеваниям, включая рак молочной железы , нарушения гемостаза , муковисцидоз , заболевания печени и многие другие. Кроме того, считается, что информация о геноме может помочь в изучении этиологии рака , болезни Альцгеймера и других областей клинического интереса и, возможно, в долгосрочной перспективе может привести к значительному прогрессу в их лечении. [77] [78]

Есть также много ощутимых преимуществ для биологов. Например, исследователь, исследующий определенную форму рака , возможно, сузил поиск до определенного гена. Посетив базу данных генома человека во Всемирной паутине , этот исследователь может изучить то, что другие ученые написали об этом гене, включая (потенциально) трехмерную структуру его продукта, его функции, его эволюционные отношения с другими человеческими генами или к генам мышей, дрожжей или плодовых мух, возможные вредные мутации, взаимодействия с другими генами, тканями тела, в которых этот ген активирован, и заболевания, связанные с этим геном или другими типами данных. Кроме того, более глубокое понимание болезненных процессов на уровне молекулярной биологии может определить новые терапевтические процедуры. Учитывая установленную важность ДНК в молекулярной биологии и ее центральную роль в определении фундаментальных процессов клеточных процессов , вполне вероятно, что расширение знаний в этой области будет способствовать медицинским достижениям во многих областях клинического интереса, которые без них были бы невозможны. [79]

Анализ сходства между последовательностями ДНК разных организмов также открывает новые возможности в изучении эволюции . Во многих случаях эволюционные вопросы теперь можно сформулировать в терминах молекулярной биологии ; действительно, многие важные вехи эволюции (появление рибосом и органелл , развитие эмбрионов с строением тела, иммунной системы позвоночных ) могут быть связаны с молекулярным уровнем. Ожидается, что данные этого проекта прольют свет на многие вопросы о сходствах и различиях между людьми и их ближайшими родственниками ( приматами и другими млекопитающими ). [77] [80]

Проект вдохновил и проложил путь к геномной работе в других областях, например, в сельском хозяйстве. Например, изучая генетический состав Tritium aestivum , наиболее часто используемой в мире мягкой пшеницы, было получено глубокое понимание того, как одомашнивание повлияло на эволюцию растения. [81] Сейчас исследуется, какие локусы наиболее восприимчивы к манипуляциям и как это проявляется в эволюционном плане. Генетическое секвенирование позволило впервые ответить на эти вопросы, поскольку можно сравнить конкретные локусы у диких и одомашненных штаммов растения. Это позволит добиться прогресса в области генетической модификации в будущем, что, среди прочего, позволит получить более здоровые и устойчивые к болезням культуры пшеницы.

Этические, правовые и социальные проблемы

В начале проекта «Геном человека» возник ряд этических, юридических и социальных проблем в отношении того, как расширение знаний о геноме человека может быть использовано для дискриминации людей . Одной из основных проблем большинства людей был страх, что и работодатели, и компании медицинского страхования откажутся нанимать людей или откажутся предоставлять людям страховку из-за проблем со здоровьем, на которые указывают чьи-то гены. [82] В 1996 году в США был принят Закон о переносимости и подотчетности медицинского страхования (HIPAA), который защищает от несанкционированного и без согласия раскрытия индивидуально идентифицируемой медицинской информации любому лицу, не участвующему активно в предоставлении медицинских услуг пациент. [83]

Наряду с выявлением всех примерно 20 000–25 000 генов в геноме человека (по оценкам, в начале проекта их было от 80 000 до 140 000), проект «Геном человека» также стремился решить этические, юридические и социальные проблемы, которые были созданы начало проекта. [84] Для этого в 1990 году была основана программа «Этические, правовые и социальные последствия» (ELSI). Пять процентов годового бюджета было выделено на решение проблем ELSI, возникших в результате проекта. [24] [85] Этот бюджет начинался с примерно 1,57 миллиона долларов в 1990 году, но увеличился примерно до 18 миллионов долларов в 2014 году. [86]

Хотя проект может принести значительную пользу медицине и научным исследованиям, некоторые авторы подчеркивают необходимость устранения потенциальных социальных последствий картирования генома человека. Историк науки Ханс-Йорг Райнбергер писал, что «перспектива «молекуляризации» болезней и их возможного лечения окажет глубокое влияние на то, чего пациенты ожидают от медицинской помощи, а также на восприятие болезни новым поколением врачей». [87]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Роберт Крулвич (2003). Взломая кодекс жизни (телешоу). ПБС .
  2. ^ «Экономическое воздействие проекта генома человека - Баттель» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 23 декабря 2012 года . Проверено 1 августа 2013 г.
  3. ^ «Завершение проекта генома человека: часто задаваемые вопросы» . Национальный институт исследования генома человека (NHGRI) .
  4. ^ "CHM13 T2T v1.1 - Геном - Сборка - NCBI" . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 16 июня 2021 г.
  5. ^ «Список геномов - Геном - NCBI» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 16 июня 2021 г.
  6. ^ "T2T-CHM13v2.0 - Геном - Сборка - NCBI" . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 14 июня 2022 г.
  7. ^ abc «Завершение проекта генома человека: часто задаваемые вопросы» . genome.gov .
  8. ^ «Проект генома человека: секвенирование генома человека | Изучайте науку в Scitable» . Природа . Проверено 25 января 2016 г.
  9. ^ «История проекта генома человека». web.ornl.gov .
  10. ^ Зиншаймер Р.Л. (ноябрь 1989 г.). «Мастерская Санта-Крус - май 1985 г.». Геномика . 5 (4): 954–956. дои : 10.1016/0888-7543(89)90142-0. ПМИД  2591974.
  11. ^ ab DeLisi C (октябрь 2008 г.). «Встречи, которые изменили мир: Санта-Фе, 1986: первые шаги в геноме человека». Природа . 455 (7215): 876–877. Бибкод : 2008Natur.455..876D. дои : 10.1038/455876a . PMID  18923499. S2CID  41637733.
  12. ^ Дульбекко Р. (март 1986 г.). «Поворотный момент в исследованиях рака: секвенирование генома человека». Наука . 231 (4742): 1055–1056. Бибкод : 1986Sci...231.1055D. дои : 10.1126/science.3945817. ПМИД  3945817.
  13. ^ Кук-Диган, Роберт М. (1994). Генные войны: наука, политика и геном человека . Нью-Йорк: WW Нортон. п. 108.
  14. ^ «Президент Клинтон вручает президентские гражданские медали» . clintonwhitehouse5.archives.gov .
  15. ^ «Файл: Мемориальная доска в честь проекта «Геном человека» возле бывшего офиса Чарльза ДеЛизи в DOE.png – Wikimedia Commons» .
  16. ^ Энциклопедия изобретений Беватрона: сборник технологических скачков, новаторских открытий и научных прорывов, изменивших мир. Проект «Геном человека», Чарльз ДеЛизи, стр. 360–362.
  17. ^ Истоки проекта «Геном человека: политическая история» - Боб Кук-Диган https://www.youtube.com/watch?v=-opMu4Ld21Q&t=3885s
  18. ^ ab Gene Wars, Op.Cit. п. 102.
  19. ^ «Поиск». Джорджтаун.edu .
  20. ^ «Президент Клинтон вручает президентские гражданские медали» . nara.gov . Архивировано из оригинала 1 августа 2012 года . Проверено 6 августа 2014 г.
  21. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 19 августа 2013 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  22. ^ ДеЛизи С (1988). «Проект генома человека». Американский учёный . 76 (5): 488. Бибкод : 1988AmSci..76..488D.
  23. ^ ab «О проекте генома человека: Что такое проект генома человека» . Информационная система управления геномом человека (HGMIS). 18 июля 2011 года. Архивировано из оригинала 2 сентября 2011 года . Проверено 2 сентября 2011 г.
  24. ^ abc Информационный архив генома человека. «О проекте «Геном человека». Программа проекта Министерства энергетики США и генома человека. Архивировано из оригинала 2 сентября 2011 года . Проверено 1 августа 2013 г.
  25. ↑ Коллинз Ф., Галас Д. (1 октября 1993 г.). «Новый пятилетний план для Соединенных Штатов: программа генома человека». Национальный институт исследования генома человека . Проверено 1 августа 2013 г.
  26. ^ «Жизнь на Земле, чтобы проанализировать ее ДНК во имя сохранения» . Природа . 563 (7730): 155–156. Ноябрь 2018 г. Бибкод : 2018Natur.563..155.. doi : 10.1038/d41586-018-07323-y. ПМИД  30401859.
  27. ^ Левин Х.А., Робинсон Г.Е., Кресс В.Дж., Бейкер В.Дж., Коддингтон Дж., Крэндалл К.А. и др. (апрель 2018 г.). «Проект биогенома Земли: секвенирование жизни ради будущего жизни». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (17): 4325–4333. Бибкод : 2018PNAS..115.4325L. дои : 10.1073/pnas.1720115115 . ПМЦ 5924910 . ПМИД  29686065. 
  28. ^ Кук-Диган, Роберт М. (1994). Генные войны: наука, политика и геном человека . Нью-Йорк: WW Нортон. стр. 95–96.
  29. ^ Бишоп, Джерри Э.; Вальдхольц, Майкл (1990). Геном: история самого удивительного научного открытия нашего времени — попытки нанести на карту все гены человеческого тела . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. п. 54.
  30. ^ Бишоп, Джерри Э.; Вальдхольц, Майкл (1990). Геном: история самого удивительного научного приключения нашего времени – попытки нанести на карту все гены человеческого тела . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. п. 201.
  31. ^ "Пресс-релиз Белого дома" . Проверено 22 июля 2006 г.
  32. ^ «Ученые завершили черновой вариант генома человека» .
  33. ↑ Гитшер, Джейн (31 января 2013 г.). «Жизнь, Вселенная и все остальное: интервью с Дэвидом Хаусслером». ПЛОС Генетика . 9 (1): e1003282. дои : 10.1371/journal.pgen.1003282 . ISSN  1553-7390. ПМК 3561096 . ПМИД  23382705. 
  34. ^ Благородный I (14 апреля 2003 г.). «Геном человека наконец завершен». Новости BBC . Проверено 22 июля 2006 г.
  35. ^ Колата Г (15 апреля 2013 г.). «Геном человека тогда и сейчас». Нью-Йорк Таймс . Проверено 24 апреля 2014 г.
  36. ^ «Guardian Unlimited | Последний проект в Великобритании | Завершен проект генома человека» . Хранитель . Лондон . Проверено 22 июля 2006 г.[ мертвая ссылка ]
  37. ^ «Часто задаваемые вопросы по проекту генома человека» . Геноскоп . Национальный центр секвенсажа. 19 октября 2013 года. Архивировано из оригинала 22 июля 2015 года . Проверено 12 февраля 2015 г.
  38. ^ Шмутц Дж., Уиллер Дж., Гримвуд Дж., Диксон М., Ян Дж., Каойл С. и др. (май 2004 г.). «Оценка качества последовательности генома человека». Природа . 429 (6990): 365–368. Бибкод : 2004Natur.429..365S. дои : 10.1038/nature02390 . ПМИД  15164052.
  39. ^ Долгин Э (декабрь 2009 г.). «Геномика человека: финишеры генома». Природа . 462 (7275): 843–845. дои : 10.1038/462843а. ПМИД  20016572.
  40. ^ Чейссон М.Дж., Хаддлстон Дж., Деннис М.Ю., Судмант П.Х., Малиг М., Хормоздиари Ф., Антоначчи Ф., Сурти Ю., Сандстром Р., Бойтано М., Ландолин Дж.М., Стаматояннопулос Дж.А., Хункапиллер М.В., Корлах Дж., Эйхлер Э.Э. (январь 2015 г.). «Разрешение сложности генома человека с помощью секвенирования одиночных молекул». Природа . 517 (7536): 608–611. Бибкод : 2015Natur.517..608C. дои : 10.1038/nature13907. ПМК 4317254 . ПМИД  25383537. 
  41. ^ «Проблемы генома человека». Консорциум по изучению генома . Проверено 29 июня 2019 г.
  42. ↑ (Почти) полная последовательность генома человека, 6 октября 2020 г.
  43. ^ Мига, Карен Х .; Корень, Сергей; Ри, Аран; Фоллгер, Митчелл Р.; Гершман, Ариэль; Бзикадзе, Андрей; Брукс, Шелис; Хау, Эдмунд; Порубский, Дэвид; Логсдон, Гленнис А.; Шнайдер, Валери А. (сентябрь 2020 г.). «Сборка теломер-теломеры полной Х-хромосомы человека». Природа . 585 (7823): 79–84. Бибкод :2020Natur.585...79M. дои : 10.1038/s41586-020-2547-7. ISSN  1476-4687. ПМЦ 7484160 . ПМИД  32663838. 
  44. ^ Логсдон, Гленнис А.; Фоллгер, Митчелл Р.; Се, Пинсюнь; Мао, Яфэй; Лисковых Михаил А.; Корень, Сергей; Нурк, Сергей; Меркури, Людовика; Дишак, Филип К.; Ри, Аран; де Лима, Леонардо Г. (май 2021 г.). «Структура, функции и эволюция полной 8-й хромосомы человека». Природа . 593 (7857): 101–107. Бибкод : 2021Natur.593..101L. дои : 10.1038/s41586-021-03420-7. ISSN  1476-4687. ПМЦ 8099727 . ПМИД  33828295. 
  45. ^ Райтон, Кэтрин (февраль 2021 г.). «Заполнение пробелов между теломерами». Вехи природы: геномное секвенирование : S21.
  46. ↑ Рирдон, Сара (4 июня 2021 г.). «Полная последовательность генома человека близка: как ученые заполнили пробелы». Природа . 594 (7862): 158–159. Бибкод : 2021Natur.594..158R. дои : 10.1038/d41586-021-01506-w . PMID  34089035. S2CID  235346408.
  47. ^ «GitHub - проблемы marbl/CHM13: отслеживание проблем с эталонным геномом человека CHM13» . Гитхаб . Проверено 26 июля 2021 г.
  48. ^ Специальный выпуск: Завершение генома человека, Science, vol. 376, нет. 6588 (1 апреля 2022 г.).
  49. ^ Ри; и другие. (1 декабря 2022 г.). «Полная последовательность Y-хромосомы человека». биоRxiv . дои : 10.1101/2022.12.01.518724. S2CID  254181409.
  50. ^ Ри, Аран; Нурк, Сергей; Чехова, Моника; Хойт, Саванна Дж.; Тейлор, Дилан Дж.; Альтемосе, Николас; Хук, Пол В.; Корень, Сергей; Раутиайнен, Микко; Александров Иван А.; Аллен, Джейми; Асри, Мобин; Бзикадзе Андрей Владимирович; Чен, Наэ-Чюн; Чин, Чэнь-Шань (23 августа 2023 г.). «Полная последовательность Y-хромосомы человека». Природа . 621 (7978): 344–354. Бибкод : 2023Natur.621..344R. дои : 10.1038/s41586-023-06457-y. ISSN  0028-0836. PMID  37612512. S2CID  254181409.
  51. ^ «Самая проблемная хромосома» получает новое уважение после полной последовательности (Отчет). 23 августа 2023 г. doi : 10.1126/science.adk4669.
  52. ^ "Домашняя страница браузера генома UCSC" . genome.ucsc.edu .
  53. ^ "Браузер Ensembl Genome" . ensembl.org .
  54. ^ Мардис Э.Р. (март 2008 г.). «Влияние технологии секвенирования нового поколения на генетику». Тенденции в генетике . 24 (3): 133–141. дои : 10.1016/j.tig.2007.12.007. ПМК 2680276 . ПМИД  18262675. 
  55. ^ Лю Ю, Гонсалес-Порта М, Сантос С, Бразма А, Мариони Х.К., Эберсолд Р. и др. (август 2017 г.). «Влияние альтернативного сплайсинга на протеом человека». Отчеты по ячейкам . 20 (5): 1229–1241. дои : 10.1016/j.celrep.2017.07.025. ПМЦ 5554779 . ПМИД  28768205. 
  56. ^ Баллуз С., Добин А., Гиллис Дж.А. (август 2019 г.). «Не пора ли менять эталонный геном?». Геномная биология . 20 (1): 159. дои : 10.1186/s13059-019-1774-4 . ПМК 6688217 . ПМИД  31399121. 
  57. ^ Пертеа М., Зальцберг С.Л. (2010). «Между курицей и виноградом: оценка количества генов человека». Геномная биология . 11 (5): 206. doi : 10.1186/gb-2010-11-5-206 . ПМК 2898077 . ПМИД  20441615. 
  58. ^ abc Вентер Дж.К., Адамс, доктор медицинских наук, Майерс Э.В., Ли П.В., Мурал Р.Дж., Саттон Г.Г. и др. (февраль 2001 г.). «Последовательность генома человека». Наука . 291 (5507): 1304–1351. Бибкод : 2001Sci...291.1304V. дои : 10.1126/science.1058040. ПМИД  11181995.
  59. ^ Ландер ES, Линтон LM, Биррен Б, Нусбаум C, Зоди MC, Болдуин Дж и др. (Международный консорциум по секвенированию генома человека (IHGSC)) (октябрь 2004 г.). «Завершение эухроматической последовательности генома человека». Природа . 431 (7011): 931–945. Бибкод : 2004Natur.431..931H. дои : 10.1038/nature03001 . ПМИД  15496913.
  60. ^ Спенсер Дж. (20 декабря 2004 г.). «Международный консорциум по секвенированию генома человека описывает готовую последовательность генома человека». Релиз NIH Nes . Национальные институты здоровья.
  61. ^ Брайант Дж. А. (2007). Дизайн и информация в биологии: от молекул к системам. ВИТ Пресс. п. 108. ИСБН 978-1-85312-853-0. ...выявили около 1200 семейств белков. Только 94 семейства белков, или 7%, являются специфичными для позвоночных.
  62. ^ Пиовесан, А.; Пеллери, MC; Антонарос, Ф.; Стрипполи, П.; Каракаузи, М.; Витале, Л. (2019). «О длине, массе и GC-содержании генома человека». Исследовательские заметки BMC . 12 (1): 106. дои : 10.1186/s13104-019-4137-z . ПМК 6391780 . ПМИД  30813969. 
  63. ^ ab Wellcome Sanger Institute. «Проект «Геном человека: новая реальность». Wellcome Trust Sanger Institute, Genome Research Limited. Архивировано из оригинала 1 августа 2013 года . Проверено 1 августа 2013 г.
  64. ^ «Celera: уникальный подход к секвенированию генома». ocf.berkeley.edu . Биокомпьютинг. 2006 год . Проверено 1 августа 2013 г.
  65. ^ Колледж Дэвидсона (2002). «Секвенирование целых геномов: иерархическое секвенирование дробовика против секвенирования дробовика». bio.davidson.edu . Кафедра биологии Дэвидсон-колледжа . Проверено 1 августа 2013 г.
  66. ^ Информационный архив проекта «Геном человека» (2013). «Американские и международные исследовательские центры HGP». Проект Министерства энергетики США и генома человека . Проверено 1 августа 2013 г.
  67. ^ Виццини C (19 марта 2015 г.). «Проект человеческого вариома: глобальная координация обмена данными». Наука и дипломатия . 4 (1).
  68. ^ Салстон, Джон ; Ферри, Джорджина (2002). Общая нить: история науки, политики, этики и генома человека . Лондон: Бантам Пресс. п. 160. ИСБН 0593-048016.
  69. ↑ Уэйд, Николас (23 марта 1999 г.). «Кто первым секвенирует геном человека? Это зависит от Фреда». Газета "Нью-Йорк Таймс .
  70. ^ Роуч Дж.К., Бойсен С., Ван К., Худ Л. (март 1995 г.). «Попарное секвенирование концов: унифицированный подход к геномному картированию и секвенированию». Геномика . 26 (2): 345–353. дои : 10.1016/0888-7543(95)80219-C. ПМИД  7601461.
  71. ^ Центр биомолекулярной науки и техники. «Гонка проекта генома человека». Центр биомолекулярной науки и инженерии . Проверено 1 августа 2013 г.
  72. ↑ Гиллис, Джастин (15 марта 2000 г.). «Клинтон и Блэр призывают к открытому доступу к генным данным». Вашингтон Пост .
  73. ^ Осоэгава К., Маммозер А.Г., Ву С., Френген Э., Цзэн С., Катанезе Дж.Дж., де Йонг П.Дж. (март 2001 г.). «Библиотека бактериальных искусственных хромосом для секвенирования полного генома человека». Геномные исследования . 11 (3): 483–496. дои : 10.1101/гр.169601. ПМК 311044 . ПМИД  11230172. 
  74. ^ Тузун Э., Шарп А.Дж., Бейли Дж.А., Каул Р., Моррисон В.А., Перц Л.М. и др. (июль 2005 г.). «Мелкомасштабные структурные вариации человеческого генома». Природная генетика . 37 (7): 727–732. дои : 10.1038/ng1562. PMID  15895083. S2CID  14162962.
  75. ^ Кеннеди Д. (август 2002 г.). «Не злой, возможно, но безвкусный». Наука . 297 (5585): 1237. doi : 10.1126/science.297.5585.1237 . ПМИД  12193755.
  76. ^ Вентер Дж.К. (февраль 2003 г.). «Часть последовательности генома человека». Наука . 299 (5610): 1183–1184. дои : 10.1126/science.299.5610.1183. PMID  12595674. S2CID  5188811.
  77. ^ аб Найду Н., Павитан Ю., Сунг Р., Купер Д.Н., Ку CS (октябрь 2011 г.). «Генетика и геномика человека через десять лет после публикации проекта последовательности генома человека». Геномика человека . 5 (6): 577–622. дои : 10.1186/1479-7364-5-6-577 . ПМЦ 3525251 . ПМИД  22155605. 
  78. ^ Гонзага-Хореги С., Лупски-младший, Гиббс Р.А. (2012). «Секвенирование генома человека в здоровье и болезни». Ежегодный обзор медицины . 63 (1): 35–61. doi : 10.1146/annurev-med-051010-162644. ПМК 3656720 . ПМИД  22248320. 
  79. ^ Снайдер М., Ду Дж., Герштейн М. (март 2010 г.). «Секвенирование личного генома: современные подходы и проблемы». Гены и развитие . 24 (5): 423–31. дои : 10.1101/gad.1864110. ПМЦ 2827837 . ПМИД  20194435. 
  80. ^ Lander ES (февраль 2011 г.). «Первоначальное влияние секвенирования генома человека» (PDF) . Природа . 470 (7333): 187–97. Бибкод : 2011Natur.470..187L. дои : 10.1038/nature09792. hdl : 1721.1/69154 . PMID  21307931. S2CID  4344403.
  81. ^ Пэн Дж. Х., Сунь Д., Нево Э (2011). «Эволюция одомашнивания, генетика и геномика пшеницы». Молекулярная селекция . 28 (3): 281–301. дои : 10.1007/s11032-011-9608-4. S2CID  24886686.
  82. ^ Грили Х (1992). Кодекс кодов: научные и социальные проблемы проекта генома человека. Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета. стр. 264–265. ISBN 978-0-674-13646-5.
  83. ^ Министерство здравоохранения и социальных служб США (26 августа 2015 г.). «Понимание конфиденциальности медицинской информации».
  84. ^ Архив информации о геноме человека. «Информация, полученная из последовательности ДНК человека». Программа проекта Министерства энергетики США и генома человека. Архивировано из оригинала 3 сентября 2011 года . Проверено 20 февраля 2021 г.
  85. ^ «Каковы были этические, юридические и социальные последствия проекта «Геном человека»?». Домашний справочник по генетике . Национальная медицинская библиотека США. 2013 . Проверено 1 августа 2013 г.
  86. ^ «Информационный бюллетень исследовательской программы ELSI - Национальный институт исследования генома человека (NHGRI)» . www.genome.gov . Проверено 27 сентября 2016 г.
  87. ^ Райнбергер HJ (2000). Жизнь и работа с новыми медицинскими технологиями . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 20.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

В Викиновостях есть связанные новости:
  • Мексика представила первую популяционную карту генома одной из латиноамериканских стран
В Wikibooks есть книга на тему: Гены, технологии и политика.
Работает по архиву