Проект «1000 геномов»

25.01.200841670
Создана самая подробная на сегодняшний день карта вариаций генома человека, предназначенная для изучения наследственных заболеваний


Интернациональный исследовательский консорциум объявил о начале проекта «1000 геномов», который заключается в попытке полного секвенирования (расшифровки) геномов по крайней мере тысячи человек по всему земному шару для создания наиболее детальной и применимой в медицинских целях картины генетической вариабельности человеческого генома. Проект будет профинансирован фондом Института Сэнджера (the Wellcome Trust Sanger Institute) (Великобритания), Институтом Геномики Бейджинга (the Beijing Genomics Institute) (Китай) и Национальным Институтом Здоровья (National Institute of Health) (США).

Основываясь на результатах генетических экспертиз, проведенных независимыми исследовательскими группами, сформированными из специалистов в разных областях, будет создана карта генома человека, которая позволит выявить значимые с медицинской точки зрения вариации ДНК. Как и в случае остальных масштабных проектов, связанных с геномом человека, данные «1000 геномов» будут публиковаться в свободном доступе в Интернете и в периодических научных изданиях.

«Проект «1000 геномов» даст самую детальную картину человеческого генома, насколько это возможно», говорит Ричард Дурбин (Richard Durbin) из Института Сэнджера, являющийся сопредседателем консорциума. «Такой проект невозможно было представить еще два года назад. Сегодня, благодаря потрясающим прорывам в технологии секвенирования геномов, биоинформатике и популяционной генетике, все это стало реальным. Так что мы движемся к созданию инструмента, который поможет нам существенно расширить знания о генетических факторах, определяющих здоровье и патологию».


Ричард Дурбин

Любые два человека обладают более чем на 99% идентичными геномами. Тем не менее, необходимо детальнейшим образом изучить уникальную фракцию ДНК, составляющую менее 1% всего генетического материала. Именно эта фракция определяет индивидуальные различия в восприимчивости к инфекциями, реакции на терапевтические препараты и факторы внешней среды. Вариации в геноме организованы в локальных участках, называемых гаплотипами. Они представляют собой нити ДНК, обычно наследующиеся как единые информационные блоки.

Разработанные на сегодняшний день каталоги генетических вариаций генома человека, такие, как HapMap, показали свою незаменимость для генетических исследований. Используя HapMap и схожие с ним источники, исследователи обнаружили более ста областей генома, содержащих генетические вариации, ассоциированные с риском развития таких распространенных заболеваний, как диабет, склероз коронарных сосудов, рак простаты и рак груди, ревматоидный артрит, нефрит и возрастная дегенерация макулы.

Однако, поскольку существующие карты недостаточно подробны, исследователям часто приходится проводить дорогостоящие и длительные эксперименты по секвенированию большого количества образцов ДНК, чтобы выявить мельчайшие вариации нуклеотидных последовательностей. Новая карта позволит гораздо быстрее обнаруживать ассоциированные с патологиями аллельные варианты, высвобождая больше времени и ускоряя разработку новых стратегий диагностики, лечения и профилактики распространенных заболеваний.

В научные цели проекта «100 геномов» входит создание каталога вариантов, которые встречаются с более чем однопроцентной вероятностью в человеческой популяции и с менее чем полупроцентной вероятностью в нуклеотидных последовательностях отдельных генов. Это по расчетам и потребует секвенирования около тысячи геномов. Участники проекта останутся анонимными. Также о них не будет собрано никакой информации медицинского характера, так как проект направлен на выявление вариабельности генома. Разработанный впоследствии каталог будет использоваться во множестве исследований геномов пациентов с определенными заболеваниями.

«Новый проект повысит чувствительность диагностики. Существующие сегодня базы данных предоставляют информацию по вариантам, обнаруживающимся по крайней мере в 10% популяции. Используя мощности современных секвенаторов и новые методы статистической обработки данных, мы надеемся, что сможем создать карту вариаций, которые встречаются у 1% людей из популяции. Это будет настоящим переворотом в области диагностики наследственных заболеваний», говорит Францис С. Коллинз (Francis S. Collins), директор проекта.

В настоящее время исследователи выделяют два типа аллельных вариантов генов, связанных с развитием патологии. Первый тип – это крайне редко встречающиеся генетические аномалии, приводящие к развитию тяжелых синдромов и заболеваний, таких, например, как болезнь Хантингтона. Чтобы обнаружить эти редкие аномалии, которые затрагивают обычно менее, чем одного человека из тысячи, нужно проводить многолетние исследования семей, в которых обнаруживаются интересующие их генотипы. В то же время распространенные заболевания, такие как диабет и сердечная недостаточность, развиваются под влиянием более распространенных мутаций. Большая часть этих распространенных мутаций обладают весьма стертым эффектом, повышая риск развития заболевания менее чем на 25%.

«Между двумя типами генетических вариаций – часто встречающимися и очень редкими, мы обнаруживаем существенный разрыв. Нам практически ничего не известно о вариациях, которые находятся в этом промежутке, и наш проект направлен на заполнение этого пробела. Мы надеемся обнаружить множество новых аллельных вариантов, связанных с самыми разными заболеваниями», говорит Дэвид Альтшулер (David Altshuler), возглавлявший проект HapMap и сопредседательствующий в интернациональном исследовательском консорциуме.

Проект «1000 геномов» основывается на карте гаплотипов человека, разработанной во время проведения интернационального проекта HapMap. Новая карта планируется как дополнение уже существующих данных множеством вариаций. В ней будут учтены не только полиморфизм единичных нуклеотидов (от single nucleotide polymorphisms (SNPs)), но и полиморфизм более протяженных участков ДНК, или так называемые структурные варианты (в оригинале - structural variants). Структурными вариантами называют реаранжировки, делеции и дупликации целых сегментов в пределах генома. Важность этих вариантов стала ясна после исследований последних лет, показавших, что различия структуры геномов связаны с развитием таких отклонений, как задержка умственного развития и аутизм.

В дополнение к ускорению поиска генетических вариантов, от которых зависит подверженность человека заболеваниям, геномная карта позволит глубже понять вариабельность генома и станет инструментом не только прикладной, но и фундаментальной науки.

В первой фазе проекта, которая рассчитана примерно на один год работы, исследователи планируют провести три пилотных эксперимента, и по их результатам разработать наиболее эффективный и наименее затратный способ построения карты. Первый пилотный эксперимент включает в себя детальное секвенирование геномов двух нуклеарных семей (обоих родителей и взрослого ребенка). Это позволит получить исчерпывающий набор данных о геномах шести человек, который поможет выяснить, каким образом идентифицировать вариабельность генома, применяя новые секвенаторы.

Второй пилотный эксперимент состоит в быстром секвенировании геномов ста восьмидесяти человек, проводя всего по два цикла секвенирования для каждого генома (в то время как в первой эксперименте таких циклов будет по двадцать). Это позволит выяснить, насколько возможно при быстром секвенировании выявить генетические вариации.

Третий пилотный эксперимент заключается в секвенировании экзонов тысячи генов из геномов тысячи человек. Этот эксперимент направлен на выявление мутаций в белок-кодирующих последовательностях ДНК, составляющих всего 2% всего генома.

Во время двухгодичной работы проекта планируется ежедневно получать данные о примерно 8,2 миллионах нуклеотидов, что соответствует полному секвенированию двух геномов человека. Такой объем данных и, главное, их адекватная интерпретация, станет серьезным испытанием для ведущих специалистов в области биоинформатики и статистической генетики. В сущности, за два дня работы проекта в базу данных по человеческому геному будет добавляться больше информации, чем было добавлено в общедоступные базы за весь последний год.

Подробнее о проекте: 1000genomes.org

По материалам:
Human Genome Research Institute

Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей