Цивилизация
Секвенирование генома человека, о котором было объявлено в 2003 году, — это лишь воспроизведение последовательности букв в тексте, который мы пока не можем прочитать. Поэтому молекулярные генетики при этом никогда не употребляют слово «расшифровка». Пока что для нас это именно что шифровка, над смыслом которой уже более десятилетия бьются генетики и биоинформатики.
Понимание того, как работает геном, — это на сегодняшний день, наверное, самый главный вызов для биологов.
К этому пониманию ученые идут маленькими шагами. После того как они получили последовательность букв одного генома, они нашли, что множество участков ДНК у разных людей отличаются. Самое распространенное отличие – это замена одного нуклеотида (кирпичика, из которого построена ДНК) на другой. Это так называемый однонуклеотидный полиморфизм (SNP). Биологи стали изучать его у разных людей и создали уже огромную базу, в которой содержится более одного миллиона «снипов».
Эта база стала очень полезным инструментом для поиска генетических вариаций, связанных с какими-либо болезнями (метод GWAS – полногеномный поиск ассоциаций).
На сегодняшний день генетики нашли великое множество таких ассоциаций, но они не всегда приводят к пониманию механизма болезни и поиску путей ее лечения. Потому что все это структурные различия в геноме, а есть еще функциональные.
Разные люди отличаются не только и не столько строением своих генов, сколько тем, как эти гены работают (экспрессируются).
А это зависит от механизмов регуляции, в которых ученые только-только начали разбираться. Чтобы понять, почему мы все такие разные, недостаточно даже прочитать геномы всех живущих на Земле людей, потому что одни и те же последовательности букв у разных людей могут читаться по-разному.
«Интерпретация миллионов вариаций в геноме человека существенна для понимания генетической базы внешних и внутренних различий индивидуумов», — пишут авторы статьи в журнале Nature, где они опубликовали карту генетических отличий между людьми. Эту работу выполнила международная команда из более чем 50 сотрудников девяти научных центров под руководством исследователей из Женевского университета. Она является частью большого проекта GEUVADIS (Genetic European Variation in health and Disease) — «Европейские генетические вариации в здоровье и заболеваниях», входящего в Седьмую рамочную программу Европейской комиссии.
Это самое большое исследование, в котором представлено секвенирование и анализ двух видов РНК – матричной РНК (мРНК) и микроРНК.
Первая играет ключевую роль в синтезе белка, так как на нее переписывается информация с участка молекулы ДНК. Вторая выполняет регуляторные функции. Поскольку мРНК синтезируется только с тех генов, которые в данный момент экспрессируются, анализ РНК в клетке говорит о том, какие гены были в данный момент активны.
Авторы исследовали РНК 462 человек, для которых уже были известны данные секвенирования ДНК по проекту «1000 геномов». Эти люди принадлежали к пяти различным популяциям.
Ученые получили уникальные данные по индивидуальным вариациям активности генов, причем, к их удивлению, разброс этих данных оказался очень широк. До сих пор знания о РНК в разных человеческих популяциях были очень поверхностными. Объединив результаты анализа РНК и ДНК, можно понять некоторые причины таких различий. Иными словами, посмотреть, как влияют различия в структуре генов на степень их экспрессии.
Исследователям удалось установить большое число причинно-следственных связей и на этой основе получить представление о том, почему какие-то вариации приводят к усилению, ослаблению или потери активности гена.
Это шаг к тому, чтобы включить эту информацию в персонализированный геном.
Результаты такого анализа позволят приблизиться к персонализированной медицине. Они показывают, как генетические профили разных людей влияют на включение и выключение определенных генов. В ряде случаев это становится причиной болезни. Зная, какие генетические вариации приводят к изменению активности генов, можно найти ключ к диагностике и лечению заболеваний.
Все полученные данные находятся в свободном доступе в функциональном геномном архиве EMBL-EBI. Это позволит независимым исследователям использовать их в своей работе и дополнять.