Po rokoch sa konečne podarilo vedcom kompletne sekvenovať ľudský X chromozóm a uzavrieť v ňom medzery, ktoré boli doteraz pozorované. Podarilo sa im tak učiniť prvý krok na ceste ku kompletnému zmapovaniu ľudského genómu.

Ozónová diera sa opäť zväčšuje: Je jedna z najväčších za posledných 15 rokov

Záhadné mimozemské signály sú späť. Tentokrát z hviezdy v našej galaxii

Vedci objavili nový orgán v ľudskom tele. Našej pozornosti doteraz unikal

Portál Science Alert upozornil na novú štúdiu, ktorej predmetom bolo sekvenovanie ľudského chromozómu použitím novej techniky. Tím vedcov vedený DNA biologičkou Karen Miga z kalifornského inštitútu Santa Cruz Genomics Institute tak poprvýkrát dokázal kompletne sekvenovať chromozóm X a uzavrieť v ňom všetky medzery.

V roku 2003 sa začala písať nová história DNA, keď sa vedcom podarilo sekvenovať kompletný ľudský genóm. Medzitým však technológia pokročila a umožnila rôzne úpravy, vylepšenia a doplnenia, ktoré prispeli, že ľudský genóm sa stal najpresnejším a najkompletnejším genómom stavovcov, aký bol kedy sekvenovaný.

Napriek týmto pokrokom však stále zostali v sekvenciách isté medzery vrátane ľudského chromozómu. Hoci mu vedci veľmi dobre rozumejú, doposiaľ medzery nedokázali uzavrieť. Vďaka najnovšej práci sa ale konečne podarilo uzavrieť všetky medzery a vytvoriť prvú úplnú sekvenciu ľudského chromozómu X popísanú štúdiou publikovanou v žurnále Nature.

Nová technológia, ktoré umožnila čítať extrémne dlhé a opakujúce sa sekvencie DNA reťazcov

Tento úspech bol dosiahnutý za pomoci novej techniky zvanej nanopórové sekvenovanie, ktoré umožňuje čítanie extrémne dlhých DNA reťazcov, čoho výsledkom je úplná a hlavne presnejšia zostava genómov. Predchádzajúce techniky sekvenovania doteraz dokázali čítať len krátke sekcie reťazcov DNA, ktoré museli genetici následne spájať dokopy ako puzzle.

Hoci v tom boli pomerne dobrí, pri čítaní sekvencií sa mnohé z nich často opakujú a je tak zložité vedieť, či nedošlo vo fáze skladania k chybám, a teda či boli jednotlivé sekvencie poskladané v správnom poradí a koľko takýchto opakovaní nastalo. Práve tento prístup viedol k vzniku malých medzier v celkovej sekvencii, ktoré dokázala zaplniť až technika nanopórového sekvenovania.

„Začíname zisťovať, že niektoré z týchto regiónov, v ktorých sa nachádzali medzery v referenčnej sekvencii, sú v skutočnosti jedny z najbohatších na rozdiely v ľudskej populácii, takže nám chýbalo veľa informácií, ktoré by mohli byť dôležité pre pochopenie biológie človeka a chorôb,“ uviedla Karen Miga.

Samotná technika nanopórového sekvenovania pozostáva z proteínovej nanopóry, ktorá sa javí ako maličký nano-kanál umiestnený v elektricky odolnej membráne, na ktorú je privedený elektrický prúd. Ak je následne genetický materiál privedený do nanopóry, zmena prúdu sa preloží do výslednej genetickej sekvencie.

Výsledok, ktorý povedie k úplnému zmapovaniu ľudského genómu

Tím vedcov použil pre svoju štúdiu DNA získanú zo zriedkavého typu benígneho nádoru maternice, ktorú sekvenoval použitím nanopór a zároveň aj pomocou ostatných techník (Illumina a PacBio), aby bolo možné overiť úplnosť konečného výsledku. Využitím iteračného procesu a spojením troch platforiem sekvenovania zostavili jedinečný systém kotviacich značiek, ktorý im pomohol spojiť jednotlivé dlhé čítania reťazcov.

Napriek tomu sa však v celkovej sekvencii stále vyskytovali medzery, ato najmä v centromére, krátkej oblasti chromozómu, ktorou sa pripája k vláknam deliaceho vretienka pri mitóze počas metafázy. V chromozóme X je to vysoko sa opakujúca oblasť s rozpätím až 3,1 milióna párov báz DNA. Vedci ale tento problém vyriešili tak, že hľadali malé odchýlky v opakovaniach.

Tieto variácie im tak umožnili zladiť a spojiť dlhé čítania, vďaka čomu nakoniec vytvorili úplnú sekvenciu centroméry. Genetici sa po novom môžu dostať k opakujúcim sa regiónom pokrývajúcim milióny báz, ktoré sa predtým považovali za neriešiteľné. Tento prístup im zároveň umožnil uzavrieť všetkých 29 medzier v súčasnej referencii chromozómu X a je veľkým krokom vpred v rámci snahy o úplné zmapovanie ľudského genómu.