Wetenschap: DNA lezen: de mens decoderen

Ongeveer 20 jaar na het decoderen van het menselijk genoom hebben onderzoekers een nieuwe en volledige sequentie opgeleverd, dit keer voor het menselijk genoom. De rangschikking van meer dan drie miljard individuele bouwstenen van het DNA-molecuul is nu voltooid, volgens meer dan 100 onderzoekers van internationale instellingen in zes studies in weten.

Het nieuwe referentiegenoom zal niet alleen nieuwe en fundamentele inzichten opleveren in de menselijke biologie, maar zal ook het onderzoek naar en de behandeling van ziekten verbeteren. Vragen over de evolutie en verspreiding van mensen over de aarde kunnen ook worden onderzocht met behulp van uitgebreide genetische informatie.

“Een compleet beeld van het menselijk genetisch erfgoed”

In 2001 leverden onderzoekers van de door de staat gefinancierde Human Genome Organization (HUGO) en Craig Venter, een particulier genetisch onderzoeker en destijds president van Celera Genomics, de eerste blauwdrukken voor het menselijk genoom. Ze hebben nog steeds grote gaten. In 2003 kondigden wetenschappers van HUGO de voltooiing van de sequencing aan.

Maar ook deze versie was niet perfect. Ongeveer 8 procent van de genetische informatie ontbrak. David Haussler van de University of California Santa-Cruz legt uit: “Nu kunnen we bovenop de berg staan ​​en het hele landschap beneden zien en een compleet beeld krijgen van ons menselijk genetisch erfgoed.”

De genetische informatie van alle levende wezens is gecodeerd in de vier basisbouwstenen van het genetische molecuul DNA, of de zogenaamde basen. De rangschikking van deze afzonderlijke bouwstenen – vaak letters genoemd – bepaalt onder meer de eiwitten die in het lichaam worden gevormd, die op hun beurt bijna alle levensprocessen aansturen. Bij de mens is alle informatie verdeeld over 23 chromosomen, die in bijna alle cellen worden herhaald.

Lees ook hierover

Om de volgorde van letters in een DNA-molecuul te bepalen, sneden de onderzoekers het DNA eerst in stukjes. Vervolgens bepalen de sequencermachines de volgorde van de afzonderlijke bouwstenen. Overlappingen tussen fragmenten maken het mogelijk om de stukjes daarna weer in elkaar te zetten.

‘Belangrijk voor begrip van ziekte en ontwikkeling’

Er doen zich echter problemen voor in gebieden waar bepaalde letterreeksen vaak worden herhaald. De ‘herhaalde sequenties’ bevinden zich voornamelijk aan de uiteinden van chromosomen – en in het centromeer gebied, dat elk chromosoom verdeelt in een korte en lange arm, wat belangrijk is bij de celdeling. “Deze delen van het menselijk genoom, die we al meer dan 20 jaar niet hebben kunnen bestuderen, zijn belangrijk voor ons begrip van hoe genomen functioneren, genetische ziekten, menselijke diversiteit en evolutie”, zeggen de onderzoekers.

Dankzij betere sequencing-machines kunnen nu langere delen van het genoom tegelijkertijd worden geïdentificeerd. De ene methode kan tot een miljoen bouwstenen tegelijk uitlezen met een acceptabel foutenpercentage, en een andere methode beheert 20.000 karakters vrijwel foutloos, aldus de onderzoekers. Om de sequentiebepaling te vereenvoudigen, gebruikten ze ook speciale menselijke kankercellen die alleen het vaderlijke DNA bevatten. Van de X- en Y-geslachtschromosomen werd alleen het Y-chromosoom geanalyseerd.

Volgende doel: genomen van mensen uit verschillende delen van de wereld

Als resultaat hebben onderzoekers nu de volledige reeks letters van het ene uiteinde naar het andere van elk chromosoom. De nieuwe sequentie bevat 200 miljoen voorheen onbekende basen; Het bevat informatie over 99 genen, waarvan wordt aangenomen dat ze elk een eiwit vormen. Verschillende fouten in eerdere sequenties werden gecorrigeerd en de korte uiteinden van vijf chromosomen werden voor de eerste keer volledig gedecodeerd.

Bij mensen is de complexiteit van het genoom hoger dan in het gepresenteerde referentiegenoom, ondanks de hoge kwaliteit, schreef de Amerikaanse onderzoeker Diana Church in een commentaar. weten. Goed samengestelde menselijke genomen, inclusief herhalingsregio’s, maken het echter gemakkelijker om deze klinisch belangrijke regio’s in andere mensen en niet-menselijke primaten te analyseren.

De volledige menselijke genoomsequentie die nu beschikbaar is, zal echter niet de laatste zijn die wordt ingediend. Er wordt al gewerkt aan een genoom dat is samengesteld uit genetische informatie van de moeder en de vader. Anderzijds wil het Humane Pangenom Consortium het DNA van 350 mensen uit verschillende delen van de wereld sequensen om de diversiteit van de bevolking beter vast te leggen.