• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Projekt 1000 genomów toruje drogę do lepszego zrozumienia zmienności genetycznej

    29.10.2010. 16:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Wyniki fazy pilotażowej projektu "1000 genomów", międzynarodowej inicjatywy poddającej analizie zmienność genetyczną u ludzi, zostały opublikowane. Wstępne rezultaty już teraz rzucają nowe światło na charakter zmienności genetycznej, a także jej oddziaływania na choroby, historię ludzkości i ewolucję.

    Badanie opublikowano w czasopiśmie Nature, a wyniki konsorcjum dostępne są na stronie internetowej projektu "1000 genomów". Działania częściowo wsparła UE za pośrednictwem projektów ADAMS ("Zmienność genomów podstawą powszechnych schorzeń behawioralnych oraz cech poznawczych w populacjach ludzkich") oraz READNA ("Rewolucyjne podejścia i urządzenia do analizy kwasów nukleinowych"), które finansowane są w ramach obszaru tematycznego "Zdrowie" 7. Programu Ramowego (7PR).

    Nadrzędnym celem projektu "1000 genomów" jest stworzenie katalogu zmienności genetycznej człowieka poprzez sekwencjonowanie i porównywanie genomów 2500 osób z populacji pochodzących z Europy, Azji Wschodniej, Afryki Południowej i obu Ameryk. Celem fazy pilotażowej było opracowanie i porównanie różnych strategii sekwencjonowania genomów na niespotykaną dotąd skalę.

    Podczas fazy pilotażowej naukowcy przeprowadzili sekwencjonowanie kompletnych genomów 179 osób oraz genów kodujących białka kolejnych 697 badanych. Wynikiem podjętych działań jest utworzenie imponującej 4,9-terabitowej bazy sekwencji DNA (tj. 4,9 milionów milionów liter bazowych). Przetworzenie tych informacji wymagało stworzenia specjalistycznej platformy obliczeniowej oraz szeregu innowacji w zakresie oprogramowania. Analiza danych ujawniła miliony wariantów genetycznych, z których większość była naukowcom nieznana.

    "Ilość informacji uzyskanych na tym pierwszym etapie projektu jest niesamowita", skomentował Richard Durbin z Sanger Institute w Wielkiej Brytanii. "W czasie niespełna 2 lat zidentyfikowaliśmy 15 milionów zmian pojedynczych liter, 1 milion niewielkich usunięć i wstawień oraz 20 000 większych wariantów. Większość z owych wariantów - około 8 milionów - dotychczas była nieznana".

    Wyniki ujawniły również kilka niespodzianek. Okazało się na przykład, że nikt z badanych nie posiadał idealnego zbioru genów; większość ludzi posiada od 250 do 300 zmian genetycznych, które mogą uniemożliwiać normalne funkcjonowanie genu, oraz do 100 zmian genetycznych, które zostały powiązane chorobą wrodzoną. Naukowcy podkreślają jednak, że każdy człowiek posiada co najmniej dwie kopie każdego genu, zatem dopóki druga kopia działa prawidłowo, zwykle pozostajemy zdrowi.

    Faza pilotażowa obejmowała szczegółowe badania niewielkiej liczby grup rodzinnych (matka, ojciec i dziecko). Poprzez porównanie genomów rodziców i ich dziecka zespół był w stanie ustalić, jak wiele mutacji powstaje w każdym nowym pokoleniu. Analizy ujawniły, że każda osoba posiada około 60 mutacji niewystępujących u żadnego z rodziców.

    Co najważniejsze faza pilotażowa pokazała skuteczność zastosowanych technik sekwencjonowania. "Po raz pierwszy pokazaliśmy, że nowa metoda sekwencjonowania - niewielki obszar pokrycia wielu próbek - działa skutecznie i prawidłowo. Ta zasada prognostyczna jest obecnie stosowania nie tylko w ramach projektu "1000 genomów", ale także w badaniach schorzeń", powiedział profesor Gil McVean z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wielkiej Brytanii.

    Wyniki projektu już teraz wnoszą wkład do badań genetycznych obejmujących cechy tak różnorodne, jak palenie, stwardnienie rozsiane czy rak. "Poprzez nieodpłatne udostępnienie danych społeczności naukowej projekt już teraz przyczynia się do usprawnienia badań dotyczących zarówno rzadkich, jak i powszechnych chorób", wyjaśnił David Altshuler z Broad Institute of Harvard oraz Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Stanach Zjednoczonych.

    Z myślą o przyszłości zespół przystąpił już do realizacji drugiej fazy projektu, której zakończenie przewidywane jest do końca roku 2012.

    "Badania pilotażowe projektu "1000 genomów" stanowią istotne podwaliny badań nad zmiennością ludzkiego genomu", stwierdził dr Durbin. "Badania prognostyczne umożliwiają naukowcom w konsorcjum tworzenie kompleksowej, publicznie dostępnej mapy zmienności genetycznej, która ostatecznie obejmie sekwencje 2500 osób z wielu populacji na świecie i wesprze badania genetyczne w przyszłości".

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Erozja genetyczna – proces zmniejszania się puli genowej populacji, utrata różnorodności genetycznej, czyli eliminacja rzadkich alleli na skutek dryfu genetycznego i inbredu. Proces może zachodzić w populacjach organizmów dziko żyjących, jak i gatunków uprawianych roślin oraz hodowanych zwierząt. Proces utraty alleli zachodzi naturalnie, będąc elementem ewolucji biologicznej, jednak za erozję genetyczną uznaje się utratę każdego z alleli, który może być odpowiedzialny za adaptację do lokalnego środowiska, ułatwiać zabiegi rolnicze albo umożliwiać zaspokojenie potrzeb konsumentów. W przypadku odpowiednio dużych populacji utrata zmienności równoważona jest przez sukcesywnie następujące mutacje. W przypadku populacji o niedostatecznej liczebności ryzyko utraty zmienności genetycznej rośnie proporcjonalnie do wysokiej zmienności liczby potomstwa, nierówności w proporcji płci i zmienności liczebności populacji. Zmienność genetyczna – naturalne różnice sekwencji DNA (genotypu) organizmów jednego gatunku. Różnice te mogą powodować zmiany w budowie białek lub czasie i miejscu ich wytwarzania, w efekcie prowadząc do różnic w fenotypie, np. inne ubarwienie sierści, różna odporność na zmiany temperatury, zdolność (lub jej brak) do trawienia laktozy. Wiele cech, które są zróżnicowane genetycznie prawdopodobnie nie ma wpływu na przeżycie organizmów (np. kolor oczu u ludzi), ale zmienność genetyczna cech, które mogą wpłynąć na przystosowanie organizmów, to „paliwo” ewolucji. Organizmy mogą się też różnić nie kodującymi sekwencjami DNA. Takie różnice nie mają znanego nam wpływu na fenotyp, ale są użyteczne w analizie zmienności genetycznej przez biologów. Zmienność fluktuacyjna (zmienność modyfikacyjna) - wpływ czynników środowiska na przejawienie się genów. Nie jest ona dziedziczona i dotyczy zwykle tylko jednego pokolenia.

    KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) - zbiór dostępnych w Internecie bioinformatycznych baz danych, które zawierają informacje nt. genomów i genów, szlaków metabolicznych (reakcji chemicznych i enzymów) i metabolitów. Znajdują się one w osobnych sieciach: białkowej, genetycznej i biochemicznej. Hybrydogeneza – termin z dziedziny embriologii rozumiany zwykle jako sposób rozmnażania się mieszańców (hybryd), w którym mieszaniec podczas wytwarzania gamet (gametogenezy) usuwa jeden z genomów gatunków rodzicielskich. Inaczej mówiąc, wytwarza takie gamety, jakby należał do jednego z gatunków rodzicielskich, a nie zawierające mieszaninę ich genomów.

    Karta Projektu (Project Charter) – dokument definiujący zakres, udziałowców oraz cele projektu. Dostarcza podstawowe informacje na temat ról oraz odpowiedzialności osób zaangażowanych w projekt (definiuje kierownika projektu, sponsora oraz klienta). Bariera reprodukcyjna, bariera rozrodcza, czy też bariera niepłodności – w biologii i teorii ewolucji, przeszkoda uniemożliwiająca płciową międzygatunkową wymianę informacji genetycznej, która wynika z nadprogowej odmienności genomów.

    PLOS Genetics (do 2012 r. PLoS Genetics) – recenzowane czasopismo naukowe, publikujące na zasadach wolnej licencji prace naukowe z dziedziny genetyki. Profil czasopisma obejmuje szeroko pojętą genetykę, w tym genetykę ludzi, ale także organizmów modelowych od myszy do muszek owocówek, roślin i bakterii. Publikowane prace są skierowane do szerszego grona czytelników, a związane m.in. z nowymi genami i ich odkryciem oraz funkcją, genetyką populacji, projektami badania genomów, genomiką funkcjonalną i porównawczą, genetyką medyczną, biologią chorób, ewolucją, ekspresją genów, biologią chromosomów oraz epigenetyką. Główna siedziba redakcji czasopisma mieści się w Stanach Zjednoczonych, a czasopismo publikowane jest w języku angielskim. Moon Zoo – jeden z ogólnodostępnych internetowych projektów astronomicznych, zapoczątkowanych projektem Galaxy Zoo. Z tego projektu wywodzi się zakrojona na szeroką skalę inicjatywa nazwana "Zooniverse", do której należą również takie zoo-projekty jak: Galaxy Zoo Mergers, Galaxy Zoo Supernovae, Solar Stormwatch, Galaxy Zoo Hubble i inne. Celem "Zooniverse" jest stworzenie miejsca dla całego pakietu projektów, które pozwolą każdemu, kto ma dostęp do internetu, przyczynić się do rozwoju nauki. Wszystkie z nich wykorzystują możliwości internetu poprzez udział internautów w badaniach naukowych, wspierających projekty badawcze opracowane przez astronomów, a które wymagają udziału dużej liczby uczestników. Są to badania, które wymagają szczególnie inteligencji oraz spostrzegawczości człowieka (wykorzystanie komputerów nie daje w tych badaniach oczekiwanych rezultatów).

    Projekt poznania ludzkiego cognomu (ang. Human Cognome Project) – zespół projektów badawczych mających na celu rozszyfrowanie działania ludzkiego mózgu. Nazwa cognom bierze się od łacińskiego cogito (myślę) i nawiązuje do nazwy genom. Cognom oznacza zespół cech określających sposób myślenia człowieka. Podstawowym założeniem projektu jest próba zrozumienia mózgu ludzkiego jako bardzo skomplikowanej maszyny. Naukowcy chcą odszyfrować sposób działania naszego umysłu podobnie, jak to się udało w Projekcie poznania ludzkiego genomu.

    Zmienność przeciwciał - występowanie przeciwciał o znacznym stopniu zróżnicowania miejsc wiążących antygen (paratopów). Zmienność przeciwciał jest zjawiskiem nietypowym, bowiem jego podstawą są procesy genetyczne, które doprowadzają do utworzenia całkiem nowych, nieobecnych w linii zarodkowej, genów.

    Richard Charles Lewontin (ur. 29 marca 1929) - amerykański biolog, genetyk i komentator społeczny. Jest jednym z twórców matematycznych podstaw genetyki populacyjnej, pionierem nowych technik badawczych w zakresie biologii molekularnej, takich jak elektroforeza żelowa, stosowanych do badania zmienności genetycznej. Lewontin jest uważany za jednego z twórców dziedziny nauki zajmującej się ewolucją molekularną. Nukleazy z motywem palca cynkowego (z ang. zinc finger nucleases) – w inżynierii genetycznej, sztucznie utworzone enzymy restrykcyjne powstałe w wyniku połączenia motywu palca cynkowego (który wiąże się z nicią DNA) z domeną przecinającą nić DNA. Motyw palca cynkowego umożliwia rozpoznawanie specyficznej sekwencji DNA i przyłączenie się określonej nukleazy do unikatowych sekwencji w genomie. Poprzez wykorzystanie endogennych mechanizmów naprawy DNA, nukleazy z motywem palca cynkowego mogą stanowić precyzyjne narzędzie do modyfikowania genomów organizmów wyższych.

    Ekologia molekularna – interdyscyplinarna dziedzina biologii, w której metody genetyki molekularnej wykorzystywane są do badania zagadnień ekologicznych. W zależności od zakresu wykorzystuje również elementy m.in. biologii ewolucyjnej i behawioralnej. Wyróżniane są dwa różne, choć zazębiające się podejścia w ekologii molekularnej: opisowe, w którym dane o częstotliwości genów służą do opisu poziomu zmienności genetycznej w populacji, oraz mechanistyczne, zajmujące się opisem wpływających na to mechanizmów.

    Dodano: 29.10.2010. 16:26  


    Najnowsze