אנחנו זהים גנטית זה לזה ב-99.9 אחוזים. אבל ה-0.1 האחוזים האחרים האלה מתבררים כחשובים למדי.
כאשר פרויקט הגנום האנושי הושק ב-1990, הוא הוכתר כאחד המפעלים המדעיים הגדולים ביותר בכל הזמנים. הפרויקט שנמשך 13 שנים זיהה כ-20,000 גנים ונתן לחוקרים תוכנית גנטית לשינוי הרפואה המודרנית. רופאים יכולים כעת להשתמש במידע גנטי כדי לאבחן טוב יותר מחלות ומצבים מתישים, כגון קישור מקרה נדיר של כאב ברגליים למוטציה בודדת. המחקר גם פתח תקווה לעידן של רפואה מדויקת, שבו כל טיפול יותאם לאדם. הייתה רק בעיה אחת - העבודה לא באמת הסתיימה.
זה בגלל שבני אדם זהים ב-99.9 אחוזים. אבל 0.1 אחוזים בהבדלים גנטיים מסבירים את הייחודיות שלנו, ויכולים להסביר גם מדוע אנשים מסוימים רגישים יותר למחלות. מפה אחת של גנום בודד, שהפרויקט של שנות ה-90 הפיק, אינה מייצגת כראוי את רוחב האוכלוסייה האנושית.
מחקר בינלאומי שפורסם היום ב טֶבַעמשלים את הפערים הללו על ידי ניתוח מערך מגוון הרבה יותר של רצפים גנטיים. "אנחנו מחדשים את הבסיס של הגנומיקה כדי ליצור ייצוג מגוון וכולל של וריאציה אנושית כמבנה ההתייחסות הבסיסי", אומר מחבר המחקר הבכיר בנדיקט פאטן, מנהל שותף באוניברסיטת קליפורניה, מכון הגנומיקה של סנטה קרוז.
[קָשׁוּר: אמת המידה לגיוון האנושי מבוסס על הגנום של אדם אחד. כלי חדש יכול לשנות את זה.]
על ידי ביטול הטיה וניתוח נתונים גנומיים כוללים יותר, לגנטיקאים יהיה טוב יותר הבנה כיצד מוטציות משפיעות על הגנים של אדם ומקרבות אותנו לעתיד עם שוויון בריאות.
מהו פנגנום?
המחקר התמקד ביצירת פנגנום - אוסף של רצפי DNA בתוך מין בודד. עבודות קודמות התמקדו בגנום ייחוס, שנבנה מכמה פרטים, שהיה אמור לייצג קבוצה רחבה יותר של גנים. פנגנום, לעומת זאת, נוצר ממספר אנשים ברחבי העולם כדי לשקף בצורה מדויקת יותר את המגוון הגנטי שלנו.
זה לא כאילו גנטיקאים בעבר לא רצו לרצף עוד וריאציות גנטיות - הם פשוט לא יכלו. אריך ג'רוויס, פרופסור גנטי במכון הרפואי הווארד יוז של אוניברסיטת רוקפלר ושותף למחקר, אומר טכנולוגיה בשנות ה-90 ותחילת שנות ה-2000 לא אפשרה לחוקרים לראות שונות גדולות בין הפלוטיפים - קבוצות של גנים שהועברו יחד מהורה יחיד - בתוך וברוחב יחידים.
המוקד של פנגנום הוא לחקור את ההבדלים הגנטיים בין פרטים מכל העולם. ג'רוויס אומר שידע על וריאציות גנומיות חשוב, מכיוון שחלק מהמוטציות קשורות לתכונות ומחלות שונות. לדוגמה, לגן ליפופרוטאין (a) יש מבנה מורכב שלא עבר רצף בבני אדם. אבל וריאציות בגן ידועות כקשורות ל-an סיכון מוגבר למחלות לב בקרב אנשים שחורים. על ידי ריצוף של הגן כולו והבנת הווריאציות שלו, רופאים עשויים להיות מסוגלים לבקר מחדש ולטפל במקרים לא מוסברים בעבר של מחלת לב כלילית.
"המאמר הזה עוזר לנו להבין ש-DNA [הוא] יותר מרצף של אותיות; ה-DNA מאורגן מבחינה מבנית, והוריאציה האנושית של המבנה הזה חשובה לתפקוד הגנומי ולמגוון התכונות", אומר שרה פונג, פוסט-דוקטורנט החוקר את השונות באוכלוסיית האדם באוניברסיטת קליפורניה, סן פרנסיסקו, שלא היה מעורב במחקר.
מה חושפת הטיוטה הראשונה?
המחברים אספו נתונים על 47 פרטים מגוונים מבחינה גנטית. כמחציתם הגיעו מאפריקה, כאשר האחרים מייצגים ארבע יבשות נוספות (למעט אוסטרליה ואנטארקטיקה). המידע הגנומי הוסיף מידע על 119 מיליון זוגות בסיסים ו-1,115 כפילויות - מוטציות שבהן חלק מה-DNA בגן חוזר על עצמו. כצפוי, יותר מ-99 אחוז מהרצפים הגנטיים היו דומים בין פרטים. אבל על ידי הכללת פחות מאחוז אחד של וריאציות בטיוטה החדשה של הפנגנום, המחברים מצאו ששינויים מבניים בגנים הסבירו 90 מיליון מזוגות הבסיסים שזוהו.
[קָשׁוּר: מה אנו עשויים ללמוד על עוברים ואבולוציה ממפת הגנום האנושי השלמה ביותר עד כה]
"על ידי מעבר לייצוג יחיד, שרירותי וליניארי של הגנום, העבודה של Pangenome Reference Consortium מתאר בצורה מדויקת יותר את המגוון הקיים במין שלנו." אומר רג'יב מקוי, עוזר פרופסור לביולוגיה באוניברסיטת ג'ונס הופקינס שלא היה מעורב במחקר הנוכחי אך היה מעורב לאחרונה ב רצף מלא ראשון של הגנום האנושי.
עם מודל הפנגנום העדכני, ייתכן שיהיה קל יותר לגנטיקאים לזהות ולאפיין מוטציות גנטיות שקשה למצוא אותן. כאשר המחברים ניתחו קבוצה נפרדת של מידע גנטי תוך שימוש בטיוטת הפנגנום כהתייחסות, הם זיהו 104 אחוז יותר וריאנטים מבניים. הם גם שיפרו את הדיוק של רצף ההשוואה, והפחיתו את שיעור השגיאות בגרסה ב-34 אחוזים.
עדיין עבודה בתהליך
יצירת הטיוטה הראשונה של הפנגנום היא רק שלב ראשון של הפרויקט הדו-חלקי הזה. השלב השני ייקח כמה שנים, כאשר המחברים בונים שיתופי פעולה בין חוקרים בינלאומיים אחרים ולבצע הסברה קהילתית באזורים שבהם יש פחות נתונים גנומיים, כגון הכללת בני ילידים תרבויות.
ייתכן שיחלפו עשרות שנים עד שנראה את הטיוטות מסתיימות לתמונה מלאה של הגנום האנושי. יש כמה אתגרים להתמודד, אומר פונג, כמו פיתוח אסטרטגיה יעילה השוו מספר גנומים אנושיים ותוכנית קונקרטית לבדיקת וריאציות גנטיות ברפואה שדה.
ובכל זאת, פונג אומר שהיתרונות יהיו שווים את המאמץ. קיום גנומים אנושיים מלאים ומגוון יקדם את הדרך שבה נלמדת גנטיקה, ותיצור עתיד שבו הגנים של אנשים נלקחים בחשבון באופן מלא יותר בעת טיפול במחלות.