Как самый разрекламированный прорыв биологии привел к кризису и арестам

Предоставлено: Rost9 / Shutterstock.

Когда 20 лет назад президент Билл Клинтон выступил с трибуны Белого дома, чтобы объявить, что последовательность генома человека После завершения работы он назвал этот прорыв «самой важной и самой чудесной картой, когда-либо созданной человечеством». Научное достижение было поставлено в один ряд с высадкой на Луну.

Была надежда, что доступ к последовательности изменит наше понимание болезней человека. в течение 20 лет, что ведет к лучшему лечению, выявлению и профилактике. Известный Журнальная статья который поделился нашими генетическими ингредиентами с миром, опубликованный в феврале 2001 года, был встречен как «Книга жизни», которая могла произвести революцию в медицине, показав, какие из наших генов приводят к каким заболеваниям.

Но за прошедшие два десятилетия последовательность не впечатлила. Потенциал нашего вновь обретенного генетического самопознания не реализован. Вместо этого возник новый рубеж в генетические исследования: новые вопросы для новой группы исследователей.

Сегодня промежутки между нашими генами и переключатели, управляющие генетической активностью, становятся мощными детерминантами того, как мы выглядим и как мы болеем, – возможно, решающих до 90% того, что отличает нас друг от друга. Понимание этой «генетической темной материи» с использованием знаний, предоставленных последовательность генома человека, поможет нам глубже проникнуть в генетические секреты нашего вида.

Раскрытый код

Взломать генетический код человека потребовалось 13 лет, 2,7 миллиарда долларов США (1,9 миллиарда фунтов стерлингов), и сотни ученых изучили более 3 миллиардов пар оснований в нашей ДНК. После нанесения на карту наши генетические данные помогли таким проектам, как Карта зависимости от рака и Исследования геномных ассоциаций лучше понять болезни, от которых страдают люди.

Но некоторые результаты разочаровали. Еще в 2000 году, когда становилось ясно, что последовательность генома неизбежно, сообщество геномиков начало взволнованно делать ставки, предсказывая, сколько генов человеческий геном будет содержать. Некоторые ставки доходили до 300 000, другие – до 40 000. Для контекста геном лука содержит 60 000 генов.

К сожалению, оказалось, что наш геном содержит примерно такое же количество генов, что и мышь или плодовая муха (около 21000), и в три раза меньше, чем лук. Мало кто станет спорить, что люди в три раза менее сложны, чем лук. Вместо этого это открытие показало, что количество генов в нашем геноме мало связано с нашей сложностью или нашим отличием от других видов, как предполагалось ранее.

Объявление было впервые сделано на совместной пресс-конференции президента Билла Клинтона и премьер-министра Тони Блэра в 2000 году.

Большая ответственность

Доступ к последовательности генома человека также представил научному сообществу огромное количество важных этические вопросы, как подчеркнул в 2000 году премьер-министр Тони Блэр, когда предупредил: «Сила этого открытия влечет за собой ответственность использовать его с умом».

Специалистов по этике особенно беспокоили вопросы «генетической дискриминации», например, можно ли использовать наши гены против нас в качестве доказательства в суде или в качестве основания для исключения: новый вид извращенной иерархии, определяемой нашей биологией.

Некоторые из этих опасений были устранены законодательством против генетическая дискриминация, например, Закон США о запрещении дискриминации в отношении генетической информации от 2008 года. Другие проблемы, например, вокруг так называемых «дизайнерских младенцев», все еще подвергаются испытанию.

В 2018 г. человеческие эмбрионы были генетически отредактированы китайским ученым с использованием метода под названием CRISPR, который позволяет отрезать целевые участки ДНК и заменять их другими. Ученый впоследствии был заключен в тюрьму, предполагая, что аппетит к генетические эксперименты на людях.

С другой стороны, чтобы отрицать доступные генетические методы лечения «Желание пациентов» может однажды считаться неэтичным – так же, как некоторые страны решили легализовать эвтаназию по этическим соображениям. Остаются вопросы о том, как человечество должно обращаться со своими генетическими данными.

Диверсии болезней

Поскольку редактирование генов человека все еще вызывает большие споры, исследователи вместо этого попытались выяснить, какие гены могут быть ответственны за болезни человечества. Но когда ученые исследовали, какие гены связаны с болезнями человека, они были встречены с сюрпризом. После сравнения огромных образцов ДНК человека, чтобы выяснить, приводят ли определенные гены к определенным заболеваниям, они обнаружили, что многие неожиданные участки генома были вовлечены в развитие болезней человека.

Геном состоит из двух частей: кодирующего генома и некодирующего генома. Кодирующий геном составляет всего 1,7% нашей ДНК, но отвечает за кодирование белков, которые являются основными строительными блоками жизни. Гены определяются их способностью кодировать белки: таким образом, 1,7% нашего генома состоит из генов.

Китайский ученый Хэ Цзянькуй объявил в 2018 году, что создал генетически отредактированных близнецов. Его посадили в тюрьму в 2019 году.

Некодирующий геном, который составляет остальные 98,3% нашей ДНК, не кодирует белки. Этот в значительной степени неизвестный участок генома когда-то считался «мусорной ДНК», ранее считавшейся бесполезной. Он не содержал генов, создающих белок, поэтому предполагалось, что некодирующий геном имеет мало общего с веществом жизни.

С удивлением ученые обнаружили, что некодирующий геном фактически отвечал за большую часть информации, которая влияние на развитие болезни в людях. Такие результаты ясно показали, что некодирующий геном на самом деле гораздо важнее, чем считалось ранее.

Расширенные возможности

В этой некодирующей части генома исследователи впоследствии обнаружили короткие участки ДНК, называемые энхансерами: переключатели генов, которые включают гены включение и выключение в разных тканях в разное время. Они обнаружили, что энхансеры, необходимые для формирования эмбриона, очень изменились. мало в процессе эволюции, предполагая, что они представляют собой основной и важный источник генетической информации.

Эти исследования вдохновили одного из нас, Аласдера, изучить возможную роль усилителей в таком поведении, как потребление алкоголя, беспокойство и потребление жира. Сравнивая геномы мышей, птиц и людей, мы идентифицировали энхансер, который относительно мало изменился за 350 миллионов лет, что свидетельствует о его важности для выживания видов.

Когда мы использовали редактирование генома CRISPR для удаления этого энхансера из генома мыши, эти мыши ел меньше жира, пил меньше алкоголя, и продемонстрировал снижение беспокойства. Хотя все это может звучать как положительные изменения, вполне вероятно, что эти усилители эволюционировали в среде с низким содержанием калорий, полной хищников и угроз. В то время употребление высококалорийной пищи, такой как жир и ферментированные фрукты, а также повышенная бдительность по отношению к хищникам были ключевыми факторами выживания. Однако в современном обществе такое же поведение может способствовать ожирению, злоупотреблению алкоголем и хронической тревоге.

Интересно, что последующий генетический анализ основная когорта населения показали, что изменения в том же человеческом энхансере также были связаны с различия в потреблении алкоголя и настроении. Эти исследования демонстрируют, что усилители не только важны для нормальной физиологии и здоровья, но и что их изменение может привести к изменениям в поведении, которые имеют серьезные последствия для здоровья человека.

Учитывая эти новые направления исследований, мы, кажется, находимся на перепутье генетической биологии. Важность усилителей генов для здоровья и болезней находится в неудобном положении с нашей относительной неспособностью идентифицировать и понимать их.

Итак, чтобы извлечь максимальную пользу из секвенирования генома человека два десятилетия назад, ясно, что теперь исследования должны выходить за рамки 1,7% геном кодирует белки. Изучая неизведанную генетическую территорию, такую ​​как та, которая представлена ​​энхансерами, биология вполне может обнаружить следующую полосу прорывов в области здравоохранения.


Исследование выявило больше генов, которые, вероятно, лежат в основе псориаза и экземы


Предоставлено
Разговор

Эта статья переиздана Разговор по лицензии Creative Commons. Прочтите оригинальная статья.Разговор

Цитирование: Человеческий геном в 20 лет: Как самый разрекламированный прорыв биологии привел к кризису и арестам (2021, 22 февраля) по данным 23 февраля 2021 года с https://phys.org/news/2021-02-human-genome-biology-most. -hyped-breakthrough.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, воспроизведение какой-либо части без письменного разрешения запрещено. Контент предоставляется только в информационных целях.

Leave a Comment