Последователността е ... Последователност от Сангър

Известно е, че човешкият геном се състои от четири "букви". Те са условно обозначени като А, С, G и Т. Тоест, човешкият геном е съставен изцяло от молекули от четири типа - аденин, цитозин, гуанин и тимин. По-големият брой хромозоми в гените не е доказателство за по-голямо развитие. Той говори само за броя на заплахите и шоковете, през които успяхме да предадем този или онзи биологичен вид. Каква информация се съдържа в ДНК и какви методи е възможно да се дешифрира съдържанието на човешкия геном?

Цели на генетичните изследвания

Пълното секвениране на генома ви позволява да прочетете всички последователности на тези "букви". Тя ви позволява да идентифицирате неизвестни гени и да направите медицинската терапия колкото е възможно по-ефективна. Ето защо една от най-популярните медицински услуги (разбира се, сред тези, които могат да си го позволят) е последователността. Диабет, злокачествени тумори и сърдечни заболявания - предразположението към тези заболявания може да разкрие процедурата за декодиране на ДНК. Въз основа на получените прогнози човек има възможност да адаптира своя начин на живот, да намали неблагоприятните фактори за околната среда. Поради това някои изследователи са убедени, че пълната последователност на генома трябва да бъде част от задължителното изследване на новородените.

История на проекта

Проектът за декодиране на генома е стартиран в началото на 90-те години. За да се осъществи пълно декодиране на генома, отнеха около петнадесет години. Този научен проект обедини около себе си учени от различни страни - Китай, Германия, Франция, Япония. В началото на новото хилядолетие Бил Клинтън и Тони Блеър официално обявиха, че "проектът" на генома е завършен. През 2006 г. издателство Nature публикува информация, че последователността на последната хромозома е получена. Също така на пазара на генетични услуги се появи последователността на екзома - процесът на определяне на увредените области в ДНК молекулата. Обществото вярваше, че е на прага на нова ера.

Какво е последователността?

Последователността е последната стъпка в анализа на човешкия геном. Преди това има следните етапи: материалът е избран и клониран. А също и предварителното тестване на място на ДНК чрез по-прости методи. Последователността е крайното определяне на нуклеотидната последователност на ДНК молекулата. В общи линии съществуват два начина на това генетично изследване: първо, се използва методът Максам-Гилбърт. Тя се основава на методите за разделяне на ДНК молекула на една база. Има по-лесен начин, който на практика се използва по-често. Това е така нареченият дидеокси метод или последователността от Sanger.

Етапите на декодиране на генома от Сангер

Последният метод включва следните етапи на изследване:

• изследваният фрагмент от ДНК молекулата хибридизира с праймера;
• протича ензимен синтез на молекулата;
• следващата стъпка материалът е подложен на електрофореза;
• и накрая, получените резултати се анализират от генетици на радиоавтодиограф.

Повечето от тези устройства са в състояние да разпознаят до 300 ленти в молекулата ДНК.

Процесът на декодиране на ДНК от Сангер

Оригиналният метод на секвениране, който учените биха могли да използват за обработка на геноми, беше последователността на Sanger (Sanger sequencing). Същността му е следната: ДНК се клонира и след това получената смес се разделя на четири части. Всеки от тях се поставя в специално решение, в което присъстват следните вещества:

• ДНК полимеразни молекули;
• праймери, които допринасят за процеса на репликация;
• смес от четири копия на нуклеотиди;
• индивидуални варианти на това от нуклеотиди.

По този начин декодирането на генома от Sanger е почти идентично с процеса на клониране на човешка ДНК. Тези процеси се различават само по това, че фалшивите компоненти се смесват в нуклеотиди.

Процесът на декодиране днес

Сега методът за подреждане на Sanger е напълно автоматизиран. Извършва се със специално оборудване - тези машини се наричат ​​секвенсери. Химичните реакции се извършват в една епруветка. Резултатите, получени в резултат на интерпретацията на Sanger, се анализират чрез компютърна технология. Модерните секвенсери могат да "четат" информация от 600-1000 нуклеотиди едновременно. С помощта на автоматизацията процесът на подреждане е много по-бърз от преди.

Ще бъде ли достъпно?

Сега водещите страни, които произвеждат ДНК последователност, са Китай и Съединените американски щати. Те са в ситуация на конкуренция - страната, която ще може да дешифрира човешкия геном на първо място, след като е похарчила по-малко от сто долара, ще спечели. Американска изследователска компания, наречена "Илюмина", е основният противник на Китай по този въпрос. Китайските учени през 2010 г. закупиха първокласно оборудване, което им позволи да заемат водещите позиции на пазара за услуги за секвенциониране на генома през годините. Но на първо място, тези устройства стават неизбежно остарели, а второ, услугата за декриптиране на ДНК става все по-евтина. Сега Китай не иска да харчи вече липсващи финансови средства за оборудване от чужбина - учените решиха да разработят свое собствено оборудване. Кой ще спечели в битката за лидерство - ще покаже бъдещето. Но вече днес декодирането на генома в някои случаи струва не повече от 600 долара.

Дали наистина е полезно да се дешифрират гени?

Не всичко е толкова просто в този случай. Някои изследователи настояват, че последователността на гените не е толкова добра, колкото и вредата. Може ли този процес наистина да даде нещо на дадено лице или да бъде принос към науката? Защо някои специалисти се отнасят към декодирането на ДНК повече от критично?

Факт е, че методите за секвенция, от тяхната гледна точка, не са нищо повече от ултрамодерен метод за познаване на кафето. Отговорността за получаване на информация за неговия геном се носи от самия човек. Различни мотиви накарат хората да отговарят на въпроси за тяхната ДНК. Някой се стреми по този начин да се опознае по-добре. Някой се опитва да се предпази от болести - и прави всичко в безопасност. Този подход обаче може да бъде изключително отрицателен.

Например, хората, които научат, че имат риск от развиване на онкология, започват да страдат от сериозни депресии и да преминават през лекарите без край. И това въпреки факта, че дори пълната последователност дава резултати, които предсказват развитието на ужасни заболявания с риск от 50%. Въпреки това, сред клиентите на тези услуги вълна от истерия се разпространява все повече и повече. Всичко това доведе до факта, че някои органи, например в Съединените щати, сериозно поставиха въпроса за ограничаване на дейността на медицинските компании.

Генетичен паспорт - да или не?

В домашната среда изразът "генетичен паспорт" е по-популярен. Но както често се случва, науката не може да предвиди всички последици от постиженията си. В края на краищата дешифрирането на "буквите" все още не гарантира, че писмените "думи" ще бъдат правилно разбрани. Например, генетиката все още не може недвусмислено да отговори на въпроса колко гени се съдържат в човешкия геном. Преди това се смята, че този брой варира от 10 хиляди до 40 хиляди души. Сега, изследователите предполагат, че този брой варира от 10 до 25 хиляди. По-точно е невъзможно да се каже. А последователността на генома е само един пример за това как научното откритие се превръща в причината за още повече въпроси без отговор.

Цената на декодирането на генома сега е около 1 хил. Долара. Но четенето на гените за мнозина е само източник на допълнителен стрес. За собствените си пари клиентите получават такива резултати, които след това не могат да заспят през нощта. Последователността е проучване, което включва получаване на информация за различни гени. Включването в "генетичния паспорт" са гените, които участват в развитието на различни заболявания - диабет, затлъстяване, сърдечно-съдови заболявания. Не е нужно да сте интернационален генетерът, който да разберете: те могат да бъдат генетични предпоставки, но начинът, по който човек води, е важен.

Възможни грешки

Сега много учени посочват факта, че грешките често могат да бъдат избегнати по време на секвенцията. И вероятността им се измерва не с десети от процента, а с цели проценти. Тяхната поява се дължи на особеностите на технологията на декриптиране. Последователността е процес, който може да се сравни с копирането на огромен филм с дължина няколко хиляди кадъра. Разрешено е да се правят копия, които не могат да надвишават 20 кадъра. За да ги направят възможно най-точни, те се премахват "с марж", така че допълнителни сегменти се припокриват. С декодирането на човешкия геном е още по-трудно - защото дължината на човешката хромозома е десетки и стотици милиарди букви. За много страни задачата за сглобяване на човешкия геном беше доста амбициозна. Сега обаче може да се направи само едно заключение: геномът се събира с голям брой грешки. Може би в бъдеще учените ще могат да събират данни по-точно. И днес е необходимо да се справим с тази ситуация.