पहला पैन्जेनोम मानचित्र मानव आनुवंशिक विविधता के पूर्ण दायरे को दर्शाता है

पहला पैन्जेनोम मानचित्र मानव आनुवंशिक विविधता के पूर्ण दायरे को दर्शाता है

समय टिकट: 16 मई, 2023 10:00 पूर्वाह्न
स्रोत नोड: 2657783

मानव जीनोम के पहले मसौदे को एक किताब के रूप में सोचें। सदी के ठीक पहले प्रकाशित, मानव जीनोम ने परिवर्तनकारी चिकित्सा विज्ञान का मार्ग प्रशस्त किया। जीन संपादन और जीन थेरेपी अब पहले से लाइलाज बीमारियों से लड़ें। ए, टी, सी, और जी आनुवंशिक अक्षरों की तुलना हमारे निकटतम विकासवादी चचेरे भाइयों के साथ करना हमारे विकास और बुद्धि की जड़ों का अनावरण कर रहा है।

लेकिन क्या, या कौन, "हमारा" संदर्भित करता है?

तकनीकी बाधाओं के कारण, वर्तमान संदर्भ जीनोम को मुट्ठी भर लोगों, ज्यादातर यूरोपीय और अफ्रीकी मूल के अनुक्रमित डीएनए के टुकड़ों से इकट्ठा किया गया था। यद्यपि आनुवंशिक रोगों का शिकार करने के लिए अमूल्य है, "मानवता की पुस्तक" शायद ही दुनिया भर के लोगों की आनुवंशिक विविधता को समाहित करती है।

एक नए अध्ययन से में प्रकाशित प्रकृति अपना दायरा बढ़ाने के लिए पहला कदम उठा रहा है। निर्माण में लगभग एक दशक, अध्ययन ने एशिया, अफ्रीका, अमेरिका और यूरोप के 47 लोगों के जीनोम पर कब्जा कर लिया। हरक्यूलियन प्रयास ने कुल 94 जीनोम का अनुक्रम किया, प्रत्येक व्यक्ति के लिए गुणसूत्रों के प्रत्येक सेट के लिए एक।

अंतिम परिणाम मानव "पैनजेनोम" का पहला मसौदा है - प्रत्येक व्यक्ति के आनुवंशिक डेटा का एक संग्रह ध्यान से एक संदर्भ में संकलित किया गया है। एक किताब के बजाय, नई डेटा संरचना अब एक पुस्तकालय है, जो दुनिया भर के मनुष्यों के समृद्ध अनुवांशिक इतिहास को कैप्चर करती है।

"यह श्वेत-श्याम टेलीविजन से 1080p पर जाने जैसा है," कहा कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो में डॉ। केओलू फॉक्स, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे।

अध्ययन का हिस्सा है ह्यूमन पैन्जेनोम रेफरेंस कंसोर्टियम (HPRC), एक व्यापक संदर्भ शब्दकोश में हमारी प्रजातियों की विविधता को पकड़ने के लिए 2019 में शुरू की गई एक महत्वाकांक्षी अंतर्राष्ट्रीय परियोजना है। एक अकादमिक खोज से दूर, एक विविध संदर्भ वैज्ञानिकों को पूर्वजों की परवाह किए बिना, बीमारियों के लिए आनुवंशिक लिंक पर सान करने में मदद करता है।

"यह एक असाधारण प्रगति है... यह मानव आनुवंशिक भिन्नता की तस्वीर को अधिक सटीक और अधिक पूर्ण बना रही है," कहा मेक्सिको के राष्ट्रीय स्वायत्त विश्वविद्यालय में डॉ मशाल सोहेल, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे।

मानवता की आनुवंशिक ब्लूप्रिंट की खोज

मानव जीनोम का पहला मसौदा एक विजय था। लेकिन आठ प्रतिशत विवरण गायब होने के कारण इसमें पक्षपात भी था।

आनुवांशिक अध्ययनों में, वैज्ञानिक अक्सर रोग पैदा करने वाले डीएनए वेरिएंट का शिकार करने के लिए रोगियों के जीनोम को संदर्भ जीनोम से मिलाते हैं। लेकिन एक शब्दकोश का उपयोग करके टाइपो की जाँच करने के समान, यदि शब्दकोश अधूरा है, या यदि इसमें केवल एक शब्द की वर्तनी का एक संस्करण है (अमेरिकी "हास्य" बनाम ब्रिटिश "हास्य," उदाहरण के लिए) प्रक्रिया ग्रस्त है।

एक पूर्ण विविध डीएनए एटलस के बिना, दुर्लभ बीमारियों से जुड़े जीनों को समझना मुश्किल है-खासकर जब कई जीन शामिल हों, या यदि जवाब जटिल डीएनए संरचनाओं के अंदर दफन किए जाते हैं जो एक निश्चित आबादी के लिए अद्वितीय हैं।

फिर निदान और उपचार की समस्या है। कैंसर भविष्यवक्ता, उदाहरण के लिये, एशियाई और अफ्रीकी विरासत के लोगों के लिए भी काम नहीं कर सकता है, क्योंकि वे बड़े पैमाने पर यूरोपीय जीनोमिक संदर्भ का उपयोग करके विकसित किए गए थे।

इन बाधाओं के बारे में अच्छी तरह से जानते हैं, वैज्ञानिक दशकों से पहले मसौदे में जोड़ रहे हैं, 38 में जारी सबसे हालिया अपडेट जीआरसीएच 2017 के साथ। हालांकि 20 लोगों से डीएनए युक्त, डेटाबेस में 70 प्रतिशत से अधिक योगदान वाले एक व्यक्ति का प्रभुत्व है। पिछले साल, एक और समूह रिहा एक नक्शा जिसने वस्तुतः मानव जीनोम की संपूर्णता पर कब्जा कर लिया - लेकिन सिर्फ एक।

हालांकि एक "प्रमुख उपलब्धि, कोई भी जीनोम हमारी प्रजातियों की अनुवांशिक विविधता का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता है," लेखकों ने कहा।

एक जेनेटिक सबवे मैप

नया अध्ययन दायरे को व्यापक बनाने का पहला कदम है। टीम ने सभी महाद्वीपों के 47 व्यक्तियों और उनके माता-पिता से डीएनए अनुक्रम एकत्र किए जो अंटार्कटिका की अपेक्षा करते हैं। क्योंकि प्रत्येक व्यक्ति में गुणसूत्रों के दो सेट होते हैं, सभी ने मिलकर 94 जीनोम असेंबली का अनुक्रम किया।

तकनीकी बाधाओं के कारण, वैज्ञानिकों ने लंबे समय से GRCh3 संदर्भ को एक प्रकार के जैविक प्रति-संपादन के साथ अद्यतन किया है: छोटी त्रुटियों को ठीक करना, अंतराल को भरना, या नए संस्करण जोड़ना। अधिकांश नए डेटा लोगों के लघु डीएनए अनुक्रम हैं जो संदर्भ से भिन्न होते हैं। लेकिन उनकी छोटी लंबाई से डेटा को संदर्भ जीनोम में सही ढंग से रखना मुश्किल हो जाता है।

इन समस्याओं के कारण, "पारंपरिक संपूर्ण जीनोम-अनुक्रमण अध्ययनों में हम 70 प्रतिशत से अधिक संरचनात्मक रूपों को याद कर सकते हैं," लिखा था दल।

पिछले एक दशक में नवीन आनुवंशिक उपकरणों के विस्फोट के लिए धन्यवाद, हालांकि, अब यह संभव है कि किसी व्यक्ति से लंबे डीएनए रीड्स को कैप्चर किया जा सके। 1,000 टुकड़ों वाली पहेली बनाम सिर्फ 100 टुकड़ों वाली पहेली से निपटने की तरह, लंबे समय तक पढ़ने से टुकड़ों को सटीकता के साथ पूर्ण जीनोमिक अनुक्रम में इकट्ठा करना बहुत आसान हो जाता है। सभी एक साथ, नए अध्ययन ने 119 मिलियन बेस जोड़े - डीएनए की मूल इकाई - GRCh38 के 3.2 बिलियन के मौजूदा डेटाबेस में जोड़े।

अगला कदम विनम्र डेटासेट को एक समझने योग्य एटलस में बदलना था।

यहां, टीम ने एक चालाक ग्राफ विधि का उपयोग किया, जो कई शाखाओं वाले सबवे मानचित्र के अनुरूप था। साझा अनुवांशिक अनुक्रम एक पंक्ति में अभिसरण करते हैं। कुछ निश्चित "स्टॉप्स" पर जहां आनुवंशिक क्रम भिन्न होते हैं, वे अलग-अलग रेखाओं में बदल जाते हैं। कुछ अंततः साझा अनुक्रमों की एक और संयुक्त रेखा में पुन: अभिसरण कर सकते हैं। कुल मिलाकर, ग्राफ कई लोगों में साझा किए गए डीएनए के अलग-अलग क्षेत्रों को छेड़ना अपेक्षाकृत आसान बनाता है और प्रत्येक व्यक्ति के लिए उन अद्वितीय को कैप्चर करता है।

अंतिम परिणाम मानव पैन्जेनोम का पहला मसौदा है।

विविधता से खोज

अवधारणा के प्रमाण में, पैन्गेनोम ने इसके लायक साबित किया दो पढ़ाई जो आनुवंशिक क्षेत्रों पर केंद्रित था जिसे पहले तलाशना मुश्किल था। दोहराए जाने वाले डीएनए क्षेत्रों को कहा जाता है, आनुवंशिक सामग्री के ये टुकड़े निराशाजनक रूप से समान पहेली के टुकड़े की तरह होते हैं, जिससे उन्हें बड़े जीनोमिक असेंबली में ठीक से रखना मुश्किल हो जाता है।

फिर भी वे जर्मलाइन सेल इंजीनियरिंग और मानव प्रजातियों के विकास की कुंजी भी रख सकते हैं। ये क्षेत्र गंभीर रूप से एक ऐसी प्रक्रिया से गुजरते हैं जो स्वस्थ शुक्राणु और अंडे विकसित करने में मदद करती है, लेकिन पहले उनका अध्ययन करना मुश्किल था। पैन्जेनोम का उपयोग करते हुए, एक अध्ययन में बड़े अंतर पाए गए कि कैसे ये जीन खंड व्यक्तियों के बीच क्रम में नकल और फेरबदल करते हैं।

"खंडीय डुप्लिकेशंस के सटीक लक्षण वर्णन को देखना रोमांचक है, क्योंकि डुप्लीकेट अनुक्रम जीन के लिए नई, विशेष भूमिकाओं के विकास को बढ़ावा दे सकते हैं," कहा डॉ। गॉलवे विश्वविद्यालय, आयरलैंड में ब्रेन मैकस्टे, और रिक्जेविक, आइसलैंड में डेकोडे जेनेटिक्स में हाकोन जॉनसन, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे।

पैन्जेनोम जीनोमिक "डार्क मैटर" पर भी प्रकाश डाल सकता है जो GRCh38 संदर्भ में प्रतिनिधित्व नहीं करता है। अधिक विविध अनुवांशिक परिदृश्य पर कब्जा करके, हम दुर्लभ लेकिन परिणामी उत्परिवर्तनों को खोजने में सक्षम हो सकते हैं जो बीमारियों का कारण बनते हैं।

ये अध्ययन आने वाले समय की एक कसौटी मात्र हैं। वैज्ञानिकों को अपने स्वयं के अध्ययन में उपयोग करने के लिए एक संसाधन के रूप में पैन्जेनोम जारी किया जाता है।

नक्शा सिर्फ पहला मसौदा है। लेकिन टीम अगले साल तक 350 लोगों तक पहुंचने के लक्ष्य के साथ पहले से ही डेटासेट का विस्तार करना चाह रही है। कंसोर्टियम भी सक्रिय रूप से दुनिया के अन्य हिस्सों में अपने सहयोग का विस्तार कर रहा है, जो पारंपरिक रूप से कम प्रतिनिधित्व वाले हैं, जैसे कि मध्य पूर्व के हिस्से और हाशिए के समूहों से संबंधित लोग।

माउंट सिनाई में इकान स्कूल ऑफ मेडिसिन में लेखक डॉ। आइमर केनी का अध्ययन करने के लिए, जैसे-जैसे परियोजना आगे बढ़ती है, पारदर्शिता, गोपनीयता और नैतिकता प्रमुख हैं।

"हम मानते हैं कि यह काम जीनोमिक अनुसंधान के मामले में सबसे आगे है और इसकी विशिष्ट विशेषताएं हैं, जिसमें डेटा की खुली पहुंच शामिल है," वह कहा. "[ये विवरण] बहुत अधिक विचार की गारंटी देते हैं, और यह कि आवेदन नैतिक, कानूनी और सामाजिक मुद्दों को उठा सकते हैं।"

छवि क्रेडिट: डेरिल लेजा / एनएचजीआरआई

समय टिकट:

से अधिक विलक्षणता हब