أنشأ العلماء أول خلية بشرية في العالم – قاعدة بيانات لجميع الجينات والاختلافات الجينية الموجودة بين سكاننا.
إنه يشتمل على مادة وراثية لـ 47 شخصًا ، ويضيف أكثر من 100 مليون قاعدة جديدة – اللبنات الأساسية للحمض النووي – إلى الجينوم السابق المستخدم كمرجع.
نظرًا لأن كل شخص يحمل مجموعة زوجية من الكروموسومات ، ولكل منها مجموعته الخاصة من المعلومات الجينية ، فإن pangenome يتضمن في النهاية 94 تسلسلًا جينيًا متميزًا.
تم إنشاء مجموعة البيانات الرائدة من قبل Human Pangenome Reference Consortium في المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة.
إنه يسمح بفهم أفضل لتنوعنا الجيني ، ويمكن أن يفتح الباب أمام علاجات للأمراض المنهكة.
إن pangenome عبارة عن مجموعة من الجينومات المختلفة التي يمكن من خلالها مقارنة تسلسل الجينوم الفردي. يوفر العديد من المسارات الممكنة للتسلسل الذي يتم تمثيله بألوان مختلفة
قال الدكتور بنديكت باتن ، الأستاذ المشارك في الهندسة الجزيئية الحيوية بجامعة كاليفورنيا سانتا كروز (UCSC): “ إننا ندخل مزيدًا من التنوع والمساواة في المرجع من خلال أخذ عينات من البشر المختلفين وإدراجهم في هذا الهيكل الذي يمكن للجميع القيام به. يستخدم.
“جينوم واحد لا يكفي لتمثيل الجميع – سيكون الجينوم في النهاية شيئًا شاملاً وممثلًا.”
الجينوم هو مجموعة كاملة من التعليمات الجينية التي يرثها الكائن الحي من والديه ، مما يساعده على التطور والعمل بشكل صحيح.
داخل الأنواع ، يمتلك معظم الأفراد جينومات متطابقة تقريبًا ، ولكن هناك بعض الاختلافات الصغيرة التي تجعلها فريدة من نوعها.
يشارك كل شخص حوالي 99.6 في المائة من الجينوم الخاص به ، لكن النسبة المتبقية البالغة 0.4 في المائة هي ما ينتج عنه اختلافات في لون العين والطول وملايين الميزات الأخرى.
هذا الجزء الضئيل من التنوع الجيني مفيد أيضًا للعلماء ، حيث يمكن أن يساعدهم في إجراء تقييمات حول صحة الشخص وتوجيه علاجهم الطبي.
للحصول على فهم أفضل للاختلافات ، أنشأ العلماء جينوم بشري “قياسي” – مزيج من تسلسل الجينوم من عدة أشخاص.
يمكن استخدام هذا كمقارنة ، ويساعد على تحديد مكان وجود اختلافات في واحد أو أكثر من أزواج القواعد في الحمض النووي للفرد.
تم الانتهاء من أول واحد في أبريل 2003 من قبل مشروع الجينوم البشري ، ورسم خرائط لحوالي 92 في المائة من الجينوم.
ظلت المناطق الحاسمة التي تمثل نسبة الـ 8 في المائة المتبقية مخفية عن العلماء لعقود لأنها لم تكن تمتلك التكنولوجيا.
كما كانت محدودة لأنها استخدمت فقط جينومات 20 شخصًا ، وجاء معظمها من شخص واحد فقط ، مما يجعلها لا تمثِّل بشكل كبير السكان البشريين.
ولكن ، على مر السنين ، تم إجراء التطورات لملء الفجوات الممكنة ، وساعدت في الكشف عن أجزاء من الجينوم التي أفلتت منها.
في العام الماضي ، كشف العلماء عن أول تسلسل كامل للجينوم البشري ، لكن هذا لا يزال يحتوي على بعض الفجوات الحاسمة.
تُظهر طريقة عرض “خريطة الأنبوب” للرسم البياني التسلسلي مجموعتين من متغيرات الحمض النووي كمسارات ملونة
يشبه pangenome الناتج تسلسل جينوم بشري واحد في بعض المناطق ، حيث يشترك جميع المشاركين في هذه القواعد. لكن في مناطق أخرى يتوسع لإظهار جميع الاختلافات الممكنة الموجودة في مجموعات سكانية مختلفة
عرض تسلسلي لـ “خريطة الأنبوب” لجين HLA-A شديد التغير على الكروموسوم 6. كل سطر ملون يربط قطع الحمض النووي بالترتيب ويوضح نسخة معينة من الجين. تمثل الخطوط السميكة نسخًا أكثر شيوعًا من الجين. عندما تعمل الخطوط معًا ، تتطابق إصدارات مختلفة من جين HLA-A ، وحيث تتباعد الخطوط ، فإنها تختلف
في سلسلة من الدراسات الجديدة ، التي نُشرت اليوم في Nature و Genome Research و Nature Biotechnology و Nature Methods ، قام الباحثون بدمج تسلسل الجينوم لأشخاص ذوي خلفيات أسلاف مختلفة لإنشاء المسودة الأولى من pangenome البشري.
لذلك يمثل هذا العديد من الإصدارات المختلفة لتسلسل الجينوم البشري في نفس الوقت ، بدلاً من مجرد نسخة واحدة كما في المرجع السابق.
غطى كل تسلسل 99 في المائة من جينوم الشخص بدقة تزيد عن 99 في المائة.
يشبه pangenome الناتج تسلسل جينوم بشري واحد في بعض المناطق ، حيث يشترك جميع المشاركين في هذه القواعد.
لكن في مناطق أخرى يتوسع لإظهار جميع الاختلافات الممكنة الموجودة في مجموعات سكانية مختلفة.
قال الدكتور إريك جرين ، مدير المعهد القومي لأبحاث الجينوم البشري: “ يحتاج الباحثون والأطباء الأساسيون الذين يستخدمون علم الجينوم إلى الوصول إلى تسلسل مرجعي يعكس التنوع الملحوظ للسكان البشريين.
سيساعد هذا في جعل المرجع مفيدًا لجميع الأشخاص ، مما يساعد على تقليل فرص انتشار التفاوتات الصحية.
يحمل كل شخص 46 كروموسومًا – مجموعة واحدة من 23 ورثوها عن والدتهم و 23 كروموسومًا ورثوها عن والدهم.
تمكن الباحثون من فصل المعلومات الجينية التي جاءت من كل مجموعة من الكروموسومات للأفراد المشاركين في الدراسة.
هذا يسمح لهم بفهم أفضل لكيفية وراثة الجينات والأمراض المختلفة.
تم الانتهاء من أول جينوم بشري “قياسي” في أبريل 2003 من قبل مشروع الجينوم البشري ، ورسم خرائط لحوالي 92 في المائة من الجينوم. في العام الماضي ، كشف العلماء عن أول تسلسل كامل للجينوم البشري ، لكن هذا لا يزال يحتوي على بعض الفجوات الحاسمة
قال موبين أسري ، طالب دكتوراه في جامعة كاليفورنيا ، وهو مؤلف مشارك في إحدى الأوراق البحثية: “باستخدام مرجع pangenome ، يمكننا تحديد المتغيرات الجينية الأكبر التي تسمى المتغيرات الهيكلية بدقة أكبر”.
تشير المتغيرات الهيكلية إلى التغييرات ، مثل عمليات الإدراج أو الحذف أو الازدواجية ، في أجزاء كبيرة من الحمض النووي ، والتي تتكون من 50 زوجًا أساسيًا أو أكبر.
لا يمكن تحديد هذه بسهولة من خلال المقارنة مع تسلسل الجينوم المرجعي من شخص واحد إلى حد كبير ، حيث لن يختلف التسلسلان بشكل كافٍ عن بعضهما البعض.
وهذا يعني أن الباحثين لم يتمكنوا من تحديد أكثر من 70 في المائة من المتغيرات الهيكلية الموجودة في الجينوم البشري.
ومع ذلك ، من بين 119 مليون قاعدة جديدة تمت إضافتها إلى pangenome ، يستمد ما يقرب من 90 مليونًا من التباين الهيكلي.
تعني هذه القواعد الجديدة أيضًا أن pangenome الجديد يمكنه تمكين اكتشاف المتغيرات الأصغر بنسبة 34 في المائة بشكل أكثر دقة من المرجع السابق.
الجينوم هو مجموعة كاملة من التعليمات الجينية التي يرثها الكائن الحي من والديه ، مما يساعده على التطور والعمل بشكل صحيح. داخل الأنواع ، يمتلك معظم الأفراد جينومات متطابقة تقريبًا ، ولكن هناك بعض الاختلافات الصغيرة التي تجعلها فريدة من نوعها (صورة مخزنة)
قال Wen-Wei Liao ، المؤلف الأول المشارك وطالب الدكتوراة في جامعة Yale: “ مرجع pangenome البشري سيمكننا من تمثيل عشرات الآلاف من المتغيرات الجينية الجديدة في مناطق الجينوم التي كان يتعذر الوصول إليها سابقًا.
باستخدام مرجع pangenome ، يمكننا تسريع البحث السريري من خلال تحسين فهمنا للصلة بين الجينات وصفات المرض.
سيستمر الباحثون في إضافة المزيد من سلاسل الجينوم إلى pangenome لجعلها أكثر تمثيلاً للتنوع الجيني البشري العالمي.
إنهم يأملون في زيادة عدد الأشخاص الذين تم تضمين معلوماتهم الجينية إلى 350 ، وبالتالي فإن عدد تسلسل الجينوم المتميز إلى 700 ، بحلول منتصف عام 2024.
قال الدكتور ديفيد هوسلر ، المدير العلمي لمعهد الجينوم بجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو: “ منذ عام 2000 ، لدينا سلسلة من التمثيلات الأكثر دقة لجينوم واحد بشكل متزايد.
لكن بغض النظر عن مدى دقة تمثيلك لجينوم واحد ، فلن يمثل ذلك البشرية جمعاء.
“الآن هو نقطة تحول: لم يعد الجينوميات للجينوم البشري القياسي ، ولكن الجينوميات للجميع.”