Впервые полностью секвенирована Х-хромосома человека

Как бы близко мы ни подошли к расшифровке всего человеческого генома, все еще остаются несколько пробелов. Но теперь генетики осуществили новое эпохальное исследование, секвенировав всю человеческую Х-хромосому от начала до конца, охватывая более трех миллионов пар оснований, которые ранее не были сопоставлены.

Проект «Геном человека» был одним из самых амбициозных научных проектов всех времен. В период с 1990 по 2003 год международная группа ученых работала над последовательностью генома человека с высокой степенью детализации, в результате чего получился почти полный план человеческого вида.

Но акцент тут делается на “почти». Первая версия охватывала чуть более 92 процентов генома человека, с точностью более 99,99 процента. Более поздние изменения закрыли некоторые пробелы, но другие все еще остаются.

Самые большие из них были расположены в центре и концах хромосом, которые известны как центромеры и теломеры соответственно. Эти области классифицируются по огромным разделам повторяющихся последовательностей, которых трудно отсортировать.

Теперь международная команда генетиков исправила эти пробелы. Исследователям впервые удалось секвенировать всю Х-хромосому от теломеры до теломеры.

У человека Х-хромосома является одной из определяющих пол хромосом, передаваемых от родителя к ребенку. Как правило, зигота, которая получает две Х – хромосомы – по одной от каждого родителя — обычно будет биологически женской, в то время как Х-и Y-хромосомы приводят к рождению ребенка мужского пола.

В этом случае команда не секвенировала Х-хромосому из обычной человеческой клетки. Вместо этого они изучили особый тип клетки, которая содержит две идентичные хромосомы, часть модельного генома, получившего название CHM13.

Одна из проблем секвенирования геномов заключается в том, что технология традиционно может считывать только короткие сегменты ДНК за один раз, заставляя ученых собирать все это вместе. К сожалению, это может быть особенно трудно, когда эти сегменты повторяются снова и снова, что уподобляется сборке головоломки, которая вся состоит из одного цвета.

Чтобы решить головоломку, ученые использовали новые методы, которые читали гораздо более длинные последовательности за один раз. Один из них — так называемая “технология нанопор”, которая пропускает отдельные молекулы ДНК через крошечное отверстие и связывает их, обнаруживая изменения.

“Эти богатые повторами последовательности когда-то считались трудноразрешимыми, но теперь мы сделали скачок в технологии секвенирования”, — говорит Карен Мига, ведущий научный сотрудник проекта.

«С помощью секвенирования нанопор мы получаем сверхдлинные считывания сотен тысяч пар оснований, которые могут охватывать всю область повтора, так что это позволяет обойти некоторые проблемы.”

Используя этот метод, ученые смогли заполнить огромный пробел в центромере, содержащий около 3,1 миллиона пар оснований повторяющейся ДНК. И эти ранее неисследованные области могут оказаться особенно ценными для науки.

“Мы начинаем обнаруживать, что некоторые из этих регионов, где были пробелы в референтной последовательности, на самом деле являются одними из самых богатых для вариаций в человеческих популяциях, поэтому мы упускаем много информации, которая может быть важна для понимания человеческой биологии и болезней”, — говорят исследователи.

Но Х-хромосома — это только начало. Осталось еще 23 хромосомы, и проект планирует нанести их все на карту к концу 2020 года. Таким образом, мы можем вскоре получить абсолютно полную последовательность генома человека.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.