Референсный пангеном изменил представление о геноме человека

Международная группа исследователей разработала обновлённую версию референсного генома человека — пангеном, в котором объединены поэтапные диплоидные сборки 47 индивидуумов разного происхождения. По словам учёных, новый референс является всеобъемлющим и даёт более полное представление о геноме человека, чем первый проект по изучению ДНК, опубликованный в 2001 году. Первоначальный геном был составлен на основе генетического материала одного человека смешанной расы, а также нескольких людей преимущественно европейского происхождения. Это означает, что он не отражает огромное число геномных вариаций, встречающихся в других человеческих популяциях. «Один геном не может продемонстрировать генетическое разнообразие человеческого вида из-за структурных вариантов и альтернативных аллелей, некоторые из которых не присутствовали в первой версии референса», — отметили исследователи. В статье, опубликованной в середине мая в журнале Nature, Консорциум референсного пангенома человека (Human Pangenome Reference Consortium) описал первый проект, в котором к уже существующему референсному геному человека GRCh38 были добавлены 119 миллионов пар оснований последовательности эухроматина и 1 115 дупликаций генов. Для представления 47 отдельных геномов в референсном пангеноме учёные использовали метод сборки графов (он подробно описан в журнале Nature Biotechnology). По словам исследователей, изучение пангенома важно для развития многих областей медицины — от диагностики до персонифицированной терапии для людей с панэтническим происхождением. «Выявление генетических вариантов, связанных с развитием заболеваний у человека, может стать более чувствительным и специфичным, что улучшит диагностику и терапию разных состояний. Новый референс также будет основой для изучения функционального значения генетических вариантов», — заявил Тин Ван (Ting Wang), профессор медицины в Медицинской школе Вашингтонского университета в Сент-Луисе (Washington University School of Medicine in St. Louis) и соавтор статьи. Кроме того, новый пангеном поможет сократить неравенство в генетическом анализе. «Ведь он лучше отражает разнообразие человеческой популяции. Благодаря этому учёные и врачи смогут понять, как некоторые генетические варианты влияют на здоровье. Это имеет решающее значение для равных возможностей людей разного происхождения», — сообщил Эрик Грин (Eric Green), директор Национального института исследования генома человека США (US National Human Genome Research Institute). Исследователи отметили, что технологический прогресс и снижение стоимости секвенирования ДНК значительно облегчили создание пангенома. Если предыдущий референсный геном был секвенирован с использованием только коротких прочтений, то в новом проекте применялась технология секвенирования с длинными прочтениями, это позволило команде более чётко увидеть структурные вариации. Большинство людей, чей геном был секвенирован для проекта пангенома, были участниками программы «1 000 геномов» Национального института здравоохранения (National Institute of Health, NIH), главная задача которой совершенствование базы генетических вариантов в различных популяциях. Профессор кафедры геномных наук Медицинской школы Вашингтонского университета (University of Washington School of Medicine) Эван Эйхлер (Evan Eichler) с коллегами представили карту однонуклеотидных генетических вариантов в сегментарных дупликациях (многократно повторяющиеся копии ДНК в нескольких участках генома). Таким образом, исследователи описали миллионы новых однонулеотидных вариантов, а также подробно изучили отличия сегментарных дупликаций от уникальных участков ДНК (представленных в единственном экземпляре). «Мы заметили более высокое содержание гуанина и цитозина в сегментарных дупликациях по сравнению с уникальной ДНК», — отметили учёные. В одной из работ исследователи использовали данные нового пангенома для выявления закономерностей рекомбинации между короткими плечами гетерологичных акроцентрических хромосом. Доцент кафедры генетики Научного центра здоровья Университета Теннесси (University of Tennessee Health Science Center) Эрик Гаррисон (Erik Garrison) отметил, что это стало первым подтверждением механизма обмена ДНК между этими хромосомами. Новый пангеном находится в открытом доступе. Учёные заявляют, что этот проект — только начало. В течение следующих нескольких лет они планируют расширить его и включить данные около 350 людей. «Это даст нам более полное представление обо всех типах человеческих вариаций», — пояснили учёные. Но существуют и определённые проблемы с принятием нового референсного пангенома. «Его широкое распространение среди исследователей может занять некоторое время, поскольку постоянно разрабатываются новые методы анализа пангенома. Специалистам в этой сфере часто необходимо дополнительное обучение», — отметили Арья Массарат (Arya Massarat) и Мелисса Гимрек (Melissa Gymrek) из Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California San Diego) в разделе News & Views в журнале Nature. Тем не менее, по словам учёных, полученные результаты значительно изменят исследования в области генетики человека. «Это не конец проекта, а начало новой эры, когда человеческое разнообразие будет всё больше учитываться в биологических, биомедицинских и клинических науках, — сообщил Ван. — Новый референс будет расти, расширяться и совершенствоваться, чтобы точно отобразить генетический ландшафт нашего вида, и это потребует глобальных усилий». Ссылка на источник: https://www.genomeweb.com/genetic-research/pangenome-reference-provides-inclusive-view-human-genome#.ZGJw2qVBy3C