Як би близько ми не підійшли до розшифровки всього людського геному, все ще залишаються кілька прогалин. Але тепер генетики здійснили нове епохальне дослідження, секвенувавши всю людську Х-хромосому від початку до кінця, охоплюючи більше трьох мільйонів пар підстав, які раніше не були зіставлені.
Проект «Геном людини» був одним з найбільш амбітних наукових проектів усіх часів. У період з 1990 по 2003 рік міжнародна група вчених працювала над послідовністю геному людини з високим ступенем деталізації, в результаті чого вийшов майже повний план людського виду.
Але акцент тут робиться на «майже». Перша версія охоплювала трохи більше 92 відсотків геному людини, з точністю більше 99,99 відсотка. Більш пізні зміни закрили деякі прогалини, але інші все ще залишаються.
Найбільші з них були розташовані в центрі і кінцях хромосом, які відомі як центромери і теломери відповідно. Ці області класифікуються за величезними розділами повторюваних послідовностей, яких важко відсортувати.
Тепер міжнародна команда генетиків виправила ці прогалини. Дослідникам вперше вдалося секвенувати всю Х-хромосому від теломери до теломери.
У людини Х-хромосома є однією з визначальних стать хромосом, що передаються від батька до дитини. Як правило, зигота, яка отримує дві Х - хромосоми - по одній від кожного батька - зазвичай буде біологічно жіночою, в той час як Х-і Y-хромосоми призводять до народження дитини чоловічої статі.
У цьому випадку команда не секвенувала Х-хромосому зі звичайної людської клітини. Замість цього вони вивчили особливий тип клітини, яка містить дві ідентичні хромосоми, частину модельного геному, що отримав назву CHM13.
Одна з проблем секвенування геномів полягає в тому, що технологія традиційно може зчитувати тільки короткі сегменти ДНК за один раз, змушуючи вчених збирати все це разом. На жаль, це може бути особливо важко, коли ці сегменти повторюються знову і знову, що уподібнюється збірці головоломки, яка вся складається з одного кольору.
Щоб вирішити головоломку, вчені використовували нові методи, які читали набагато довші послідовності за один раз. Один з них - так звана «технологія нанопор», яка пропускає окремі молекули ДНК через крихітний отвір і пов'язує їх, виявляючи зміни.
«Ці багаті повторами послідовності колись вважалися важкорозв'язними, але тепер ми зробили стрибок у технології секвенування», - говорить Карен Міга, провідний науковий співробітник проекту.
"За допомогою секвенування нанопор ми отримуємо надденні зчитування сотень тисяч пар підстав, які можуть охоплювати всю область повтору, так що це дозволяє обійти деякі проблеми.
Використовуючи цей метод, вчені змогли заповнити величезну прогалину в центромері, що містить близько 3,1 мільйона пар підстав повторюваної ДНК. І ці раніше недосліджені області можуть виявитися особливо цінними для науки.
«Ми починаємо виявляти, що деякі з цих регіонів, де були прогалини в референтній послідовності, насправді є одними з найбагатших для варіацій в людських популяціях, тому ми упускаємо багато інформації, яка може бути важлива для розуміння людської біології і хвороб», - кажуть дослідники.
Але Х-хромосома - це тільки початок. Залишилося ще 23 хромосоми, і проект планує нанести їх всі на карту до кінця 2020 року. Таким чином, ми можемо незабаром отримати абсолютно повну послідовність геному людини.
Дослідження було опубліковано в журналі Nature.