Sekvenciranje je ... Sinkronizacija Sanger

Poznato je da se ljudski genom sastoji od četiri "slova". Oni su uvjetno označeni kao A, C, G i T. To znači da je ljudski genom potpuno sastavljen od molekula od četiri vrste - adenin, citozin, gvanin i timin. Veći broj kromosoma u genima nije dokaz o većem razvoju. Ono govori samo o broju prijetnji i šokovima kroz koje smo uspjeli proći ovu ili onu biološku vrstu. Koje su informacije sadržane u DNK i kojim metodama je moguće dešifrirati sadržaj ljudskog genoma?

Ciljevi genetskog istraživanja

Kompletno sekvenciranje genoma omogućuje čitanje svih sekvenci ovih "slova". To vam omogućuje da prepoznate nepoznate gene i učinite što učinkovitijom medicinsku terapiju. Zato je jedna od najpopularnijih medicinskih usluga (naravno, među onima koji to mogu priuštiti). Dijabetes, maligni tumori i srčana bolest - predispozicija za ove bolesti može otkriti postupak za dekodiranje DNA. Na temelju primljenih predviđanja, osoba ima priliku prilagoditi svoj životni stil, smanjiti štetne čimbenike okoline. Stoga su neki istraživači uvjereni da bi potpuni redoslijed genoma trebao biti dio obaveznog istraživanja novorođenčadi.

Povijest projekta

Proces dekodiranja genoma pokrenut je početkom 90-ih. Kako bi se došlo do potpunog dekodiranja genoma, trebalo je oko petnaest godina. Ovaj znanstveni projekt je ujedinio znanstvenike iz različitih zemalja - Kine, Njemačke, Francuske, Japana. Na početku novog tisućljeća Bill Clinton i Tony Blair službeno je najavio da je "nacrt" genoma završen. Godine 2006. izdavačka kuća Nature objavila je podatak da je postignut slijed posljednjeg kromosoma. Također, na tržištu genetskih usluga pojavio se sekvencioniranje egzoma - proces određivanja oštećenih područja u DNA molekuli. Društvo je vjerovalo da je na pragu nove ere.

Što je sekvenciranje?

Sekvenciranje je konačni korak u analizi ljudskog genoma. Prije toga, postoje sljedeće faze: materijal je odabran i kloniran. Isto tako dolazi do preliminarnog ispitivanja mjesta DNA pomoću jednostavnijih metoda. Sekvenciranje je konačno određivanje nukleotidne sekvence DNA molekule. Ukupno postoje dva načina ove genetske istrage: prvo se koristi metoda Maxam-Gilbert. Temelji se na metodama cijepanja DNA molekule na jednoj bazi. Postoji lakši način, koji se u praksi češće koristi. Ovo je takozvana dideoksi metoda ili sekvenciranje od Sanger.

Faze dekodiranja genoma od Sanger

Potonji postupak uključuje sljedeće faze istraživanja:

• proučavani fragment DNA molekule hibridizira s primerom;
• odvija se enzimatska sinteza molekule;
• sljedeći korak materijala je podvrgnut elektroforezi;
• i, konačno, dobiveni rezultati analiziraju genetičari na radio autoradiografu.

Većina tih uređaja sposobna je prepoznati do 300 bendova u DNA molekuli.

Proces dekodiranja DNA po Sangeru

Izvorna metoda sekvencioniranja, koju znanstvenici mogu koristiti za obradu genoma, slijedila je Sanger (Sanger sekvencioniranje). Bit je kako slijedi: DNK se klonira, a zatim se dobivena smjesa dijeli na četiri dijela. Svaki od njih stavlja se u posebnu otopinu u kojoj su prisutne sljedeće tvari:

• Molekule DNA polimeraze;
• primeri koji doprinose procesu replikacije;
• smjesa od četiri kopije nukleotida;
• pojedinačne varijacije ovog od nukleotida.

Dakle, dekodiranje genoma od Sanger je gotovo identično procesu kloniranja ljudske DNK. Ti se postupci razlikuju samo po tome što se lažne komponente miješaju u nukleotidima.

Proces dekodiranja danas

Sada je metoda Sanger sekvenciranja potpuno automatizirana. Odvija se na posebnoj opremi - ovi strojevi se nazivaju sekvencionari. Kemijske reakcije provode se u jednoj cijevi. Rezultati dobiveni rezultatom Sangerove interpretacije analizirani su računalnom tehnologijom. Moderni sekvencioneri mogu "čitati" informacije od 600-1000 nukleotide istodobno. Uz pomoć automatizacije, proces sekvencioniranja je sada mnogo brži nego prije.

Hoće li biti pristupačan?

Sada vodeće zemlje koje proizvode sekvenciju DNA su Kina i Sjedinjene Američke Države. Oni su u situaciji konkurencije - zemlja koja će moći najprije odgonetnuti ljudski genom, nakon što je potrošila manje od stotinu dolara na njemu, pobijediti. Američka istraživačka tvrtka Ilumina glavni je protivnik Kine u ovom kontekstu. Kineski znanstvenici 2010. godine kupili su opremu prve klase, koja im je tijekom godina omogućila vodeće mjesto na tržištu za usluge sekvenciranja genoma. No, prvo su ti uređaji postali neizbježno zastarjeli, a drugo, usluga za dešifriranje DNK postaje sve jeftinija. Sada Kina ne želi potrošiti već nedostaje financijska sredstva za opremu iz inozemstva - znanstvenici su odlučili razviti vlastitu opremu. Tko će pobijediti u borbi za vodstvo - pokazat će budućnost. Ali već danas dekodiranje genoma u nekim slučajevima ne košta više od 600 dolara.

Je li stvarno korisno dešifrirati gene?

Međutim, nije sve tako jednostavno u ovom pitanju. Neki istraživači inzistiraju da sekvencioniranje gena nije toliko dobro kao šteta. Može li taj proces stvarno dati nešto pojedincu ili biti doprinos znanosti? Zašto neki stručnjaci više znače dekodiranje DNA nego kritički?

Činjenica je da metode sekvenciranja, s njihove točke gledišta, nisu ništa više od ultramoderne metode nagađanja na kavezu. Odgovornost za dobivanje informacija o svom genomu snosi sam čovjek. Razni motivi guraju ljude da bi odgovorili na pitanja o njihovoj DNK. Netko se nastoji na taj način bolje poznavati. Netko se pokušava zaštititi od bolesti - i čini sve da bude siguran. Međutim, ovaj pristup može biti vrlo negativan.

Na primjer, ljudi koji uče da imaju rizik od razvoja onkologije, a zatim počinju patiti od ozbiljnih depresije i trčati oko liječnika bez kraja. I to unatoč činjenici da čak i puni sekvenciranje daje rezultate koji predviđaju razvoj strašnih bolesti s rizikom od 50%. Međutim, među klijentima tih usluga, val histerije se širi sve više i više. Sve to je dovelo do činjenice da su neke vlasti, na primjer, u Sjedinjenim Državama ozbiljno odlučile ograničiti aktivnosti medicinskih tvrtki.

Genetska putovnica - da ili ne?

U domaćem okruženju izraz "genetska putovnica" je više popularan. No, kako se često događa, znanost nije mogla predvidjeti sve posljedice svojih postignuća. Uostalom, dešifriranje "slova" još uvijek ne jamči da će pisane "riječi" biti ispravno razumljive. Na primjer, genetika još uvijek ne može nedvosmisleno odgovoriti na pitanje koliko je gena sadržano u ljudskom genomu. Prethodno se vjerovalo da se taj broj kreće od 10 tisuća do 40 tisuća. Sada, istraživači sugeriraju da taj broj kreće od 10 do 25 tisuća. Točnije, nemoguće je reći. Sekvenciranje genoma je samo jedan primjer kako znanstveno otkriće postaje uzrok još više pitanja bez odgovora.

Trošak dekodiranja genoma je sada oko 1 tisuća dolara. Međutim, čitanje gena za mnoge je samo izvor dodatnog stresa. Za vlastiti novac, klijenti dobivaju takve rezultate, koji tada ne mogu zaspati noću. Sekvenciranje je studija koja uključuje dobivanje informacija o različitim genima. Uključujući i "genetsku putovnicu" su geni koji sudjeluju u razvoju raznih bolesti - dijabetes, pretilost, kardiovaskularne bolesti. Ne morate biti međunarodni genetič za razumijevanje: to mogu biti genetski preduvjeti, ali način na koji osoba vodi je važna.

Moguće pogreške

Sada, mnogi znanstvenici ukazuju na činjenicu da se pogreške često mogu izbjeći tijekom sekvenciranja. A njihova vjerojatnost se mjeri ne desetina postotka, već cijeli postotak. Njihovo nastajanje posljedica je osobitosti tehnologije dešifriranja. Sinkronizacija je proces koji se može usporediti s izradom kopije velikog filma duljine od nekoliko tisuća okvira. Dopušteno je izraditi kopije, koje neće biti dulje od 20 kadrova. Kako bi bili što točniji, uklanjaju se "s marginom", tako da se dodatni segmenti međusobno preklapaju. S dekodiranjem ljudskog genoma još je teže - jer je duljina ljudskog kromosoma desetine i stotine milijardi slova. Zadatak okupljanja ljudskog genoma bio je vrlo ambiciozan za mnoge zemlje. Međutim, sada se može izvući samo jedan zaključak: genom se prikuplja s velikim brojem pogrešaka. Možda će u budućnosti znanstvenici moći preciznije prikupljati podatke. I danas je potrebno podnijeti ovu situaciju.