Sequencing-ul este ... Sequencing de Sanger

Se știe că genomul uman este format din patru "litere". Acestea sunt denumite în mod convențional ca A, C, G și T. Cu alte cuvinte, genomul uman este complet format din patru tipuri de molecule - adenină, citozină, guanină și timină. Numărul mai mare de cromozomi din gene nu este o dovadă a dezvoltării mai mari. Se vorbește doar despre numărul de amenințări și șocuri prin care am reușit să trecem această specie biologică. Ce informații sunt conținute în ADN-ul, și prin ce metode a devenit posibil pentru a descifra conținutul genomului uman?

Obiectivele cercetării genetice

Secvențierea completă a genomului vă permite să citiți toate secvențele acestor "litere". Vă permite să identificați genele necunoscute și să faceți terapia medicală cât mai eficientă posibil. Acesta este motivul pentru care una dintre cele mai populare servicii medicale (desigur, printre cei care-și pot permite) este secvențializarea. Diabetul, tumori maligne și boli de inimă - o predispoziție la aceste boli poate dezvălui procedura de decodificare a ADN-ului. Pe baza previziunilor primite, o persoană are posibilitatea de a-și adapta stilul de viață, reducerea factorilor de mediu nefavorabili. Prin urmare, unii cercetători sunt convinși că secvențierea completă a genomului ar trebui să facă parte din cercetarea obligatorie a nou-născuților.

Istoricul proiectului

Proiectul de decodificare a genomului a fost lansat la începutul anilor `90. Pentru ca decodificarea completă a genomului să aibă loc, a durat aproximativ cincisprezece ani. Acest proiect științific a unit oamenii de știință din diferite țări - China, Germania, Franța, Japonia. La începutul noului mileniu Bill Clinton iar Tony Blair a anunțat oficial că "proiectul" genomului a fost finalizat. În anul 2006, editura Nature a publicat informații că a fost obținută secvența ultimului cromozom. De asemenea, pe piața serviciilor genetice a apărut secvențierea exomei - procesul de determinare a zonelor afectate în molecula ADN. Societatea credea că era pe pragul unei noi ere.

Ce este secvențierea?

Secvențierea este ultimul pas în analizarea genomului uman. Înainte de aceasta, există următoarele etape: materialul este selectat și clonat. Și, de asemenea, se efectuează testarea preliminară a unui sit al ADN-ului prin metode mai simple. Sequencingul este determinarea finală a secvenței nucleotidice a unei molecule ADN. În total, există două modalități de investigare genetică: în primul rând, se folosește metoda Maxam-Gilbert. Se bazează pe metodele de divizare a unei molecule ADN pe o singură bază. Există o cale mai ușoară, care în practică este folosită mai des. Aceasta este așa-numita metodă dideoxi sau secvențierea lui Sanger.

Etapele decodării genomului de către Sanger

Ultima metodă include următoarele etape de cercetare:

• fragmentul studiat al moleculei de ADN hibridizează cu primerul;
• o sinteză enzimatică a moleculei are loc;
• în etapa următoare materialul este supus la electroforeză;
• și, în final, rezultatele obținute sunt analizate de geneticieni pe un autoradiograf radio.

Majoritatea acestor dispozitive sunt capabile să recunoască până la 300 de benzi în molecula ADN.

Procesul de decodare a ADN-ului de către Sanger

Metoda originală de secvențiere, pe care oamenii de știință le-ar putea folosi pentru a procesa genomul, a fost secvențializată de Sanger (secvențierea lui Sanger). Esența lui este după cum urmează: ADN-ul este clonat și apoi amestecul rezultat este împărțit în patru părți. Fiecare dintre ele este plasată într-o soluție specială, în care sunt prezente următoarele substanțe:

• Molecule de ADN polimerază;
• primeri care contribuie la procesul de replicare;
• un amestec de patru copii ale nucleotidelor;
• variații individuale ale acestora de la nucleotide.

Astfel, decodarea genomului de către Sanger este aproape identică cu procesul de clonare a ADN-ului uman. Aceste procese diferă numai prin faptul că componentele false sunt amestecate în nucleotide.

Procesul de decodificare astăzi

Acum metoda de secvențiere Sanger este complet automatizată. Se efectuează pe echipamente speciale - aceste mașini sunt numite secvențiatori. Reacțiile chimice se efectuează într-un singur tub. Rezultatele obținute ca urmare a interpretării lui Sanger sunt analizate folosind tehnologia informatică. Secvenții moderne pot "citi" informații de la 600 la 1000 nucleotide simultan. Cu ajutorul automatizării, procesul de secvențiere este acum mult mai rapid decât înainte.

Va fi accesibil?

În prezent, țările de vârf care produc secvențierea ADN sunt China și Statele Unite ale Americii. Ei se află într-o situație de concurență - țara care va putea să descifreze genomul uman mai întâi, după ce a cheltuit mai puțin de o sută de dolari pe ea, va câștiga. O companie americană de cercetare numită Ilumina este principalul adversar al Chinei în această chestiune. Oamenii de știință chinezi au cumpărat în 2010 echipament de primă clasă, care le-a permis să ocupă pozițiile de lider pe piața serviciilor de secvențiere a genomului de-a lungul anilor. Dar, în primul rând, aceste dispozitive au devenit inevitabil învechite și, în al doilea rând, serviciul de decriptare a ADN-ului devine din ce în ce mai ieftin. Acum, China nu vrea să-și petreacă fondurile deja lipsesc pentru echipamente din străinătate - oamenii de știință au decis să dezvolte propriile sale hardware. Cine va câștiga în lupta pentru conducere - va arăta viitorul. Dar deja astăzi decodarea genomului costă în unele cazuri nu mai mult de 600 de dolari.

Este cu adevărat utilă descifrarea genelor?

Cu toate acestea, nu totul este atât de simplu în această chestiune. Unii cercetători insistă că secvențializarea genelor nu este atât de bună ca răul. Poate acest proces da într-adevăr ceva unui individ sau poate fi o contribuție la știință? De ce unii specialiști se referă la decodificarea ADN-ului mai mult decât critic?

Faptul este că metodele de secvențiere, din punctul lor de vedere, nu sunt altceva decât o metodă ultramodernă de ghicit pe baza de cafea. Responsabilitatea pentru obținerea de informații despre genomul său este suportată de omul însuși. Motive diferite îi împing pe oameni să răspundă la întrebări despre ADN-ul lor. Cineva se străduiește astfel să se cunoască mai bine. Cineva încearcă să se protejeze împotriva bolilor - și face totul în siguranță. Cu toate acestea, această abordare poate fi extrem de negativă.

De exemplu, persoanele care învață că au riscul de a dezvolta oncologie, încep să sufere de depresii serioase și să se alăture medicilor fără sfârșit. Și acest lucru, în ciuda faptului că chiar secvențierea completă dă rezultate care prezic dezvoltarea bolilor teribile cu un risc de 50%. Cu toate acestea, printre clienții acestor servicii, un val de isterie se răspândește din ce în ce mai mult. Toate acestea au condus la faptul că unele autorități, de exemplu, în Statele Unite, au stabilit în mod serios limitarea activităților companiilor medicale.

Pașaport genetic - da sau nu?

În mediul casnic, expresia "pașaport genetic" este mai populară. Dar, așa cum se întâmplă deseori, știința nu a putut prezice toate consecințele realizărilor sale. La urma urmei, descifrarea "literelor" nu garantează încă că "cuvintele" scrise vor fi înțelese corect. De exemplu, genetica încă nu poate răspunde fără echivoc la întrebarea cât de multe gene sunt cuprinse în genomul uman. Anterior, sa crezut că acest număr variază de la 10 mii la 40 mii. Acum, cercetatorii sugereaza ca acest numar variaza de la 10 la 25 de mii. Mai precis, este imposibil de spus. Secvențierea genomului este doar un exemplu al modului în care descoperirea științifică devine cauza a mai multe întrebări fără răspuns.

Costul decodificării genomului este acum de aproximativ 1 mie de dolari. Cu toate acestea, citirea genelor pentru mulți este doar o sursă de stres suplimentar. Pentru banii proprii, clienții primesc astfel de rezultate, care nu pot să adoarmă noaptea. Sequencing este un studiu care implică obținerea de informații despre diferite gene. Includerea în "pașaportul genetic" sunt genele care iau parte la dezvoltarea diferitelor boli - diabet, obezitate, boli cardiovasculare. Nu trebuie să fii un geneter internațional care să înțeleagă: acestea pot fi premise genetice, însă modul în care conduce o persoană este important.

Erorile posibile

Acum, mulți oameni de știință indică faptul că erorile pot fi adesea evitate în timpul secvențierii. Probabilitatea lor este măsurată nu cu zeci de procente, ci cu procente întregi. Apariția lor se datorează particularităților tehnologiei de decriptare. Sequencing-ul este un proces care poate fi comparat cu a face o copie a unui film uriaș cu o lungime de câteva mii de cadre. Este permisă realizarea de copii care nu vor depăși 20 de cadre. Pentru a le face cât mai exacte, sunt eliminate "cu o marjă", astfel încât segmentele suplimentare să se suprapună între ele. Odată cu decodificarea genomului uman este și mai dificilă - deoarece lungimea cromozomului uman este de zeci și sute de miliarde de litere. Sarcina asamblării genomului uman a fost destul de ambițioasă pentru multe țări. Totuși, acum se poate trage doar o singură concluzie: genomul este colectat cu un număr mare de erori. Poate că în viitor oamenii de știință vor putea să colecteze date cu mai multă precizie. Și astăzi este necesar să facem față acestei situații.