1000 Genomer Project

De 1000 Genomer Project, startede i januar 2008, er en international forskning at etablere katalog over menneskelig genetisk variation mest detaljerede. Forskere har planer om at sekventere genomerne for mindst tusind anonyme deltagere i mange forskellige etniske grupper inden for tre år, ved hjælp af nye teknologier, der er hurtigere og billigere. I 2010 har projektet afsluttet pilotfasen, nærmere beskrevet i en Nature papir. Siden slutningen af ​​2010, at projektet er i overensstemmelse med en voksende generation mål at sekventere 2000 individer.

Dette projekt samler tværfaglige teams af forskningsenheder i institutter rundt om i verden, herunder Storbritannien, Kina og USA. Hver bidrager til arbejdet med at etablere alle de sekvenser og forbedre kortet af det menneskelige genom, som vil være frit tilgængelige i offentlige databaser til det videnskabelige samfund og offentligheden.

Ved at give et panorama af hele det menneskelige genetiske mangfoldighed, ikke kun af, hvad der falder ind under medicinsk biologi, vil konsortiet generere et meget nyttigt værktøj for alle områder af biologiske videnskaber, især i disciplinerne genetik, medicin, farmakologi, biokemi og bioinformatik.

Historisk

I de sidste tredive år, fremskridt i menneskelige populationsgenetik og komparativ genomforskning har gjort det muligt at øge forståelsen af, hvad genetisk diversitet. Men vi kun begyndt at forstå processer som tilfældig udvælgelse af kønsceller, mutationer, ændringer i antallet af kopier af et segment i genomet, retrotransposoner, single nukleotid polymorfier og naturlig udvælgelse formede niveauer og modeller variationer inden for arter og mellem arter, sammenligner sekvenserne af MHC klasse I-regioner i mennesker og chimpanser, der afslører insertioner / deletioner som det primære middel til genetiske divergens.

Menneskelig genetisk variation

Den tilfældigt valg af kønsceller under afspilning fører til genetisk drift tilfældigt udsving i frekvensen af ​​en karakter i befolkningen i den næste generation og som følge heraf tab af variation i fravær af ydre tryk. Det postuleres, at hastigheden af ​​genetisk drift er omvendt proportional med størrelsen af ​​befolkningen, og det kan fremskyndes i særlige situationer såsom stik, hvor populationens størrelse er reduceret til en vis periode, og grundlægger virkning.

Anzai et al. har vist, at Indel, tegner sig for 90,4% af alle variationer i sekvensen af ​​major histocompatibility locus mellem mennesker og chimpanser. Efter flere indels i betragtning af den høje grad af genetisk lighed mellem de to arter falder til blot 86,7%. For eksempel, et stort 95-kilobase deletion mellem human locus for glimmer samt MICB gener, der giver en enkelt chimpanse hybridgen MIC, der forbinder regionen til udviklingen af ​​flere specifikke retrovirale infektioner til arten og den resulterende følsomhed over for forskellige sygdomme autoimmun. Forfatterne konkluderer, at noget mere subtile SNP'er, indels er væsentlig mekanisme i artsbestemmelse af primater.

Udover mutationerne, SNP og andre strukturelle ændringer som antallet af kopier af et gen bidrager til den genetiske mangfoldighed i humane populationer. Brug af microarrays, omkring 1500 til regioner med variabel kopiantal, der dækker omkring 12% af genomet, og som indeholder hundredvis af gener, locus af sygdomme, funktionelle elementer og segmenter overlapninger er blevet identificeret i Den HapMap samling af sekvenser. Men den specifikke funktion CNVs forbliver diskret, at de CNVs bruger mere nukleotid indeholdt i genomet, som SNPs viser vigtigheden af ​​CNVs i genetisk diversitet og evolution.

Undersøgelsen på humane genomiske variationer har et stort potentiale til at identificere gener, der kan ligge til grund forskelle i sygdomsresistens eller Drug Metabolism.

Natural Selection

Naturlig udvælgelse i udviklingen af ​​et træk kan inddeles i tre klasser. Den positive eller retningsbestemt selektion refererer til den situation, hvor en bestemt allel har en større affinitet med andre alleler, og derfor øger sin frekvens i befolkningen. I modsætning hertil negativ selektion eller stabilisator sænker samme frekvens eller fjerner alleler i en population på grund af ulemper forbundet med den i nærværelse af andre alleler. Endelig er mange af de afbalancerede udvælgelse former eksisterer; disse stigning mangfoldighed inden for en art ved at gøre individer, hvor mangfoldigheden kan variere geografisk efter en art, der bebor forskellige økologiske nicher og dermed fremme forskellige alleler. Nogle forskelle i genomet kan ikke påvirke dens gode levedygtighed. Disse er neutrale variationer, der tidligere anset for at være overflødig DNA på "junk-DNA", og som ikke er påvirket af naturlig udvælgelse giver en højere genetisk variation i sådanne steder i forhold til steder, hvor variationer påvirke god levedygtighed.

Det er ikke fuldt forstået, hvordan den naturlige udvælgelse skaber forskelle i befolkningen. Men kandidat genetiske regioner identificeret i udvælgelsen siden nylig. DNA-polymorfismer modeller kan anvendes med stor succes til at påvise underskrifter udvælgelse og hjælpe med at identificere gener, der kan ligge til grund variationer i sygdomsresistens og lægemiddelmetabolisme. Barreiro et al. har vist, at negativ selektion reduceret population differentiering ved ændring aminosyreniveauet, mens positiv selektion giver regional tilpasning af humane populationer stigende regional differentiering i segmenter af gener.

Det menes, at de genetiske sygdomme og sygdomme mendelske vil have en effekt på overlevelse og / eller reproduktion, derfor bør genetiske faktorer for disse sygdomme påvirkes ved naturlig udvælgelse. Gauchers sygdom, Crohns sygdom og familiær hypertrofisk kardiomyopati er alle eksempler på negativ selektion. Disse sygdomme forårsager mutationer er recessive og først bliver knappe som forventet ved en lav frekvens, støtter hypotesen om negativ udvælgelse. Få tilfælde er blevet rapporteret i hvilke mutationer forårsage sygdomme forekomme med en høj frekvens understøttes af afbalancerede valg. Det mest bemærkelsesværdige eksempel er for mutationer af G6PD locus hvor hvis forringet ved homozygositet enzym G6PD og derfor resultatet er seglcelleanæmi, men heterozygoter er delvist beskyttet mod malaria. Andre mulige forklaringer på knaphed af alleler forårsager sygdom ved moderate eller høje frekvenser omfatter genetisk drift og de seneste ændringer resulterer i positiv selektion forårsaget af miljømæssige ændringer såsom kost eller en "genetisk blafning", når gen ansvarlig ledsager naboer og gunstige gener i reproduktion.

Sammenlignende analyser store dele af genomet for forskellige befolkningsgrupper, samt mellem arterne hjælpe os med at forstå forholdet mellem sygdomme, markeringer og fremlægge dokumentation for mutationer i gener, der er modtagelige, fordi de uforholdsmæssigt er forbundet med arvelige sygdomme. De involverede i komplekse lidelser gener tendens til at være under en mindre negativ selektion som sygdomsgener i Mendelsk nedarvning.

Projekt Beskrivelse

Mål

Der er to former for genetiske varianter i forbindelse med sygdomme. Den første slags er sjældne varianter, som forårsager alvorlige og dominerende effekter på simple traits.Dans den næsthyppigste, varianter har en svækket effekt, og menes at være involveret i komplekse træk. Mellem disse to typer af varianter der er en stor kløft i viden, de 1000 Genomer projektet er designet til at reducere.

Det første mål med dette projekt er at skabe en omfattende og detaljeret katalog over menneskelige genetiske mangfoldighed, som igen kan bruges til tværfaglige studier forbinder genetiske variation og sygdom. Ved at arbejde i konsortium planlægger at opdage mere end 95% af varianter med lave allelfrekvenserne så lavt som 1% i hele genomet og 0,1 til 0,5% i generne, samt at anslå deres frekvenser i mennesker, deres forbindelser med haplotyper og bindingsuligevægt struktur af varianterne alleler.

Den anden mål omfatter anvendelse af bedre SNP, udvælgelse af prober til fremtidige undersøgelser genotype platforme og udvikling af det menneskelige referencesekvens. Derudover vil det færdige database være et nyttigt redskab til at studere DNA regioner under selektionstryk, ændringer i mange befolkninger, og forstå processen understøttes mutation og genetisk rekombination.

Insights

Det menneskelige genom er cirka 3 milliarder DNA-basepar og anslås slid 20 000 25 000 kodning proteiner, gener. Ved udformningen af ​​projektet, konsortiet ønskede at reagere på alvorlige kritik af projektets indikatorer såsom teknologiske udfordringer, data standarder for kvaliteten og dækningen af ​​sekventering.

I løbet af de næste tre år, forskere ved Sanger Centre i Institut for Genome Beijing BGI i Shenzhen og store sekventering netværk National Human Genome Research Institute, planlægge sekventering af mindst 1000 genomer mennesker. På grund af det store antal sekvensdata, der skal genereres og analyseres, er det muligt, at andre deltagere rekrutteres i denne periode.

Næsten 10 milliarder baser vil blive sekventeret hver dag på den periode, hvor produktionsfasen toårige. Det er mere end to humane genomer hver 24 timer; en revolutionerende kapacitet. En udfordring til de bedste eksperter i bioinformatik og genetiske statistik, basesekvenserne omfatter 6000 milliarder DNA-baser, 60 gange flere sekvensdata, end der er offentliggjort i DNA-databaser i de sidste 25 år.

For at bestemme den endelige udformning af hele projektet, blev tre studier designet og fuldbyrdes i de første år af projektet. Hensigten var den første pilot til at genotype 180 personer 3 store geografiske grupper med lav dækning. For anden pilotundersøgelse af genomer af to kernefamilier skulle sekventeret med dyb dækning. Undersøgelsen tredje driver involveret sekventering af kodende regioner af generne i 1000 1.000 patienter med dyb dækning.

Projektet er anslået til at koste sandsynligvis have mere end 500 millioner, hvis der anvendes standard DNA-sekventering teknologier. Dog anvendes en række nye teknologier, sænke de forventede omkostninger i en afstand af 30 til 50 millioner dollars. Større støtte vil blive leveret af Wellcome Trust Sanger Institute, Hinxton, England; Beijing Genomics Institute, Shenzhen, Kina; og NHGRI, en gren af ​​National Institutes of Heath.

Den genomsekvens indsamlede data er frit tilgængelige.

Prøver af humane genomer

Baseret på de overordnede mål for projektet, vil prøverne blive udvalgt til at levere en stærk viden om befolkningerne, med hvilke undersøgelser i forbindelse med almindelige sygdomme kan foretages. Desuden vil prøverne ikke bede om at tilføje eller medicinske oplysninger om fænotypen da den foreslåede katalog vil være en kerne ressource på menneskelige mangfoldighed.

For pilotundersøgelserne, vil prøver fra de menneskelige genomer af HapMap kollektion blive sekventeret. Det vil være nyttigt at fokusere på prøver, der allerede har yderligere data for at kunne sammenligne resultaterne med andre projekter.

Ved at overholde de mest omfattende etiske procedurer, vil de 1000 Projekt bruge prøver fra frivillige donorer. Følgende mennesker vil blive inkluderet i undersøgelsen: Yoruba i Ibadan, Nigeria; Tokyo Japan; Beijing Chinese; Utah beboere med afstamning fra det nordlige og vestlige Europa; Luhya i Webuye, Kenya; Kinyawa Maasai, Kenya; Toscanerne Italien; Peruanere i Peru; Gujarati indianere i Houston; Kinesiske Denver; Mexicanske afstamning i Los Angeles og afrikansk afstamning i det sydvestlige USA.

Resultater

Resultater i Medicinsk Genetik

Populationsgenetik Resultater

I 2011 blev tusinder af markører i Y-kromosomet fundet af amatører på de rå data fra genomer Projekt baseret deres analyse 1000 af computerprogrammer. Disse resultater kan væsentligt dyrke træerne i Y haplogroups, meget nyttigt for historien om den menneskelige migration og til genetisk slægtsforskning. Nye markører og fandt allerede i kataloger af DNA-test selskaber.

Forrige artikel 1993 Davis Cup
Næste artikel 10. Cesar Awards ceremoni