Sekvenování je ... Sekvenování od Sangera

Je známo, že lidský genom sestává ze čtyř "písmen". Jsou podmíněně označeny jako A, C, G a T. To znamená, že lidský genom je zcela složen z molekul čtyř typů - adenin, cytosin, guanin a thymin. Větší počet chromozomů v genech není důkazem většího vývoje. Jedná se pouze o počtu hrozeb a šoků, kterými jsme se podařilo předat tento nebo ty biologické druhy. Jaké informace jsou obsaženy v DNA a jakými metodami je možné dešifrovat obsah lidského genomu?

Cíle genetického výzkumu

Dokončení sekvence genomu vám umožní číst všechny sekvence těchto "písmen". Umožňuje vám identifikovat neznámé geny a léčebnou terapii co nejúčinněji. Proto je jedna z nejpopulárnějších zdravotnických služeb (samozřejmě mezi těmi, kdo si to mohou dovolit), je sekvencování. Diabetes, zhoubné nádory a srdeční onemocnění - předispozice k těmto nemocem může odhalit postup dekódování DNA. Na základě obdržených předpovědí má člověk příležitost přizpůsobit svůj životní styl, snížit nepříznivé environmentální faktory. Někteří vědci jsou proto přesvědčeni, že úplné sekvenování genomu by mělo být součástí povinného výzkumu novorozenců.

Historie projektu

Projekt dekódování genomu byl zahájen počátkem 90. let. Aby došlo k úplnému dekódování genomu, trvalo to asi patnáct let. Tento vědecký projekt sjednotil kolem sebe vědce z různých zemí - Čína, Německo, Francie, Japonsko. Na začátku nového tisíciletí Bill Clinton a Tony Blair oficiálně oznámil, že "návrh" genomu byl dokončen. V roce 2006 vydavatelství Nature zveřejnilo informace o tom, že sekvence posledního chromozomu byla získána. Také na trhu genetických služeb se objevilo sekvenování exomu - proces určení poškozených oblastí molekuly DNA. Společnost věřila, že je na prahu nové éry.

Co je sekvence?

Sekvenování je posledním krokem při analýze lidského genomu. Předtím existují následující fáze: materiál je vybrán a klonován. A také předběžné testování místa DNA pomocí jednodušších metod. Sekvenováním je konečné stanovení nukleotidové sekvence molekuly DNA. Celkově existují dva způsoby genetického vyšetření: nejprve se používá metoda Maxam-Gilbert. Je založen na metodách rozdělení molekuly DNA na jediné bázi. Existuje jednodušší způsob, který se v praxi používá častěji. Jedná se o takzvanou dideoxy metodu, nebo sekvenování od Sangera.

Fáze dekódování genomu Sangerem

Druhá metoda zahrnuje následující fáze výzkumu:

• studovaný fragment molekuly DNA hybridizuje s primerem;
• enzymatická syntéza molekuly probíhá;
• v dalším kroku je materiál podroben elektroforéze;
• a nakonec získané výsledky analyzují genetici na autoradiografu.

Většina těchto zařízení je schopna rozpoznat až 300 pásem molekuly DNA.

Proces dekódování DNA Sangerem

Původní sekvenční metoda, kterou by vědci mohli použít ke zpracování genomů, byla sekvencování podle Sangera (Sangerova sekvencování). Podstata je následující: DNA je klonována a výsledná směs je rozdělena na čtyři části. Každý z nich je umístěn ve speciálním roztoku, ve kterém jsou přítomny následující látky:

• Molekuly DNA polymerázy;
• primery, které přispívají k procesu replikace;
• směs čtyř kopií nukleotidů;
• jeho individuální variace od nukleotidů.

To znamená, že dekódování genomu Sangerem je téměř totožné s procesem klonování lidské DNA. Tyto procesy se liší pouze tím, že falešné složky jsou smíchány v nukleotidech.

Proces dekódování je dnes

Nyní je metoda sekvenování Sanger zcela automatizovaná. Provádí se na speciálních zařízeních - tyto stroje se nazývají sekvencery. Chemické reakce se provádějí v jediné zkumavce. Výsledky získané v důsledku interpretace Sangera jsou analyzovány pomocí výpočetní techniky. Moderní sekvencenti mohou "číst" informace od 600 do 1000 nukleotidů současně. S pomocí automatizace je proces sekvence mnohem rychlejší než předtím.

Bude to cenově dostupné?

Nyní vedoucími zeměmi, které produkují sekvenování DNA, jsou Čína a Spojené státy americké. Jsou v situaci konkurence - země, která bude schopna rozluštit lidský genom, nejprve vyhraje méně než sto dolarů. Americká výzkumná společnost s názvem Ilumina je v této věci hlavním odpůrcem Číny. Čínští vědci v roce 2010 koupili prvotřídní vybavení, které jim umožnilo v průběhu let obsadit vedoucí postavení na trhu služeb sekvencování genomu. Nejprve se však tato zařízení stala nevyhnutelně zastaralou a zadruhé služba pro dešifrování DNA se stává čím dál levnějším. Nyní Čína nechce věnovat již nedostatečné finanční prostředky na vybavení ze zahraničí - vědci se rozhodli vyvinout vlastní vybavení. Kdo vyhraje v bitvě o vedení - ukáže budoucnost. Ale již dnes dekódování genomu v některých případech stojí ne více než 600 dolarů.

Je skutečně užitečné dešifrovat geny?

Nicméně není všechno v této věci tak jednoduché. Někteří výzkumníci trvají na tom, že sekvenování genů není tak dobré jako poškození. Může tento proces skutečně dát něco jednotlivci nebo být přínosem pro vědu? Proč někteří specialisté odkazují na dekódování DNA více než kriticky?

Faktem je, že způsoby sekvenování z jejich pohledu nejsou ničím jiným než ultramoderním způsobem hádání na kávy. Odpovědnost za získání informací o jeho genomu nese sám člověk. Různé motivy přimět lidi k zodpovězení otázek týkajících se jejich DNA. Někdo se tímto způsobem snaží lépe poznat sebe. Někdo se snaží chránit před nemocemi - a dělá vše pro to, aby bylo v bezpečí. Tento přístup však může být velmi negativní.

Lidé, kteří se dozví, že hrozí rozvíjení onkologie, například začnou trpět vážnými depresemi a běžet kolem doktorů bez konce. A to navzdory skutečnosti, že dokonce plné sekvenování dává výsledky, které předpovídají vývoj hrozných onemocnění s rizikem 50%. Mezi klienty těchto služeb se však stále častěji rozšiřuje vlna hysterie. To vše vedlo k tomu, že některé orgány, například ve Spojených státech, se vážně rozhodly omezit činnost lékařských společností.

Genetický pas - ano nebo ne?

V domácím prostředí je výraz "genetický pas" více populární. Ale jak se často stává, věda nemůže předvídat všechny důsledky svých úspěchů. Konec konců, dešifrování "dopisů" ještě nezaručuje, že písemná slova budou správně pochopena. Například genetika stále nemůže jednoznačně odpovědět na otázku, kolik genů je obsaženo v lidském genomu. Dříve se předpokládalo, že tento počet se pohybuje od 10 tisíc do 40 tisíc. Nyní výzkumníci naznačují, že tento počet se pohybuje od 10 do 25 tisíc. Přesněji řečeno, nelze říci. A sekvenování genomu je jen jedním příkladem toho, jak se vědecký objev stává příčinou dalších otázek bez odpovědi.

Náklady na dekódování genomu jsou nyní asi 1 tisíc dolarů. Nicméně čtení genů pro mnohé je jen zdrojem dalšího stresu. Klienti dostávají za své peníze takové výsledky, které nemohou v noci usnout. Sekvenování je studie, která zahrnuje získávání informací o různých genech. Zahrnují se v genetickém pasu geny, které se podílejí na vývoji různých onemocnění - cukrovky, obezity, kardiovaskulárních chorob. Nemusíte být mezinárodním genetem, který byste pochopili: mohou to být genetické předpoklady, ale způsob, jakým člověk vede, je důležitý.

Možné chyby

Nyní mnozí vědci poukazují na skutečnost, že během sekvenování se často mohou vyhnout chybám. A jejich pravděpodobnost se měří nikoliv desetiny procenta, ale celá procenta. Jejich vznik je způsoben zvláštnostmi technologie dešifrování. Sekvenování je proces, který lze porovnat s vytvářením kopie obrovského filmu o délce několika tisíc snímků. Je povoleno vytvářet kopie, které nebudou delší než 20 snímků. Aby byly co nejpřesnější, jsou odstraněny "s okrajem", takže se další segmenty navzájem překrývají. S dekódováním lidského genomu je ještě obtížnější - protože délka lidského chromozomu je desítky a stovky miliard písmen. Úkolem shromažďování lidského genomu bylo pro mnohé země poměrně ambiciózní. Nyní však lze konstatovat pouze jeden závěr: genom se shromažďuje s velkým počtem chyb. Možná v budoucnu budou vědci schopni sbírat data přesněji. A dnes je nutné tuto situaci vyrovnat.