Zaporedje je ... Zaporedje Sangerja

Znano je, da človeški genom sestavljajo štiri "črke". Pogojno so označeni kot A, C, G in T. To pomeni, da je človeški genom popolnoma sestavljen iz štirih vrst molekul - adenina, citozina, gvanina in timina. Večje število kromosomov v genih ni dokaz večjega razvoja. Govori le o številu groženj in šokov, skozi katere smo uspeli prenesti to ali tisto biološko vrsto. Katere informacije vsebujejo DNA in s kakšnimi metodami je mogoče razbrati vsebino človeškega genoma?

Cilji genetskih raziskav

Popolno sekvenciranje genom vam omogoča branje vseh zaporedij teh "črk". Omogoča vam, da prepoznate neznane gene in naredite medicinsko terapijo kar najbolj učinkovito. Zato je ena izmed najbolj priljubljenih zdravstvenih storitev (seveda med tistimi, ki si jo lahko privoščijo) zaporedje. Diabetes, maligni tumorji in bolezni srca - predispozicija za te bolezni lahko razkrije postopek dekodiranja DNA. Na podlagi prejetih napovedi ima oseba možnost, da prilagodi svoj življenjski slog in zmanjša negativne okoljske dejavnike. Zato so nekateri raziskovalci prepričani, da mora biti celotno zaporedje genoma del obvezne raziskave novorojenčkov.

Zgodovina projekta

Projekt za dekodiranje genov se je začel v začetku devetdesetih let prejšnjega stoletja. Za popolno dekodiranje genoma je trajalo približno petnajst let. Ta znanstveni projekt je združil okrog sebe znanstvenike iz različnih držav - Kitajske, Nemčije, Francije, Japonske. Na začetku novega tisočletja Bill Clinton in Tony Blair uradno napovedal, da je "osnutek" genom zaključen. Leta 2006 je založba Nature objavila podatke, da je bila pridobljena zaporedje zadnjega kromosoma. Tudi na trgu genetskih storitev se je pojavilo zaporedje eksome - proces določanja poškodovanih območij v molekuli DNA. Družba je verjela, da je na pragu nove dobe.

Kaj je zaporedje?

Zaporedje je zadnji korak pri analizi človeškega genoma. Pred tem so naslednje faze: material je izbran in kloniran. In tudi preliminarno testiranje mesta DNA z bolj preprostimi metodami. Sequencing je končna določitev nukleotidne sekvence molekule DNA. Skupaj je na voljo dva načina te genetske preiskave: najprej se uporablja metoda Maxam-Gilbert. Temelji na metodah deljenja molekule DNA na eni bazi. Obstaja lažja pot, ki se v praksi pogosteje uporablja. To je tako imenovana dideoksi metoda ali zaporedje Sangerja.

Faze dekodiranja genoma s strani Sangerja

Slednja metoda vključuje naslednje faze raziskav:

• proučevani fragment molekule DNA hibridizira s primerjem;
• poteka enzimska sinteza molekule;
• v naslednjem koraku je material izpostavljen elektroforezi;
• in končno dobljeni rezultati analizirajo genetiki na radijskem avtoradiografu.

Večina teh naprav je sposobna prepoznati do 300 pasov v molekuli DNA.

Postopek dekodiranja DNA s strani Sangerja

Prvotno metodo sekvenciranja, ki so jo znanstveniki lahko uporabili za obdelavo genomov, je zaporediral Sanger (Sangerjev sekvenciranje). Bistvo tega je: klonirana je DNK, nato pa dobljena zmes razdelimo na štiri dele. Vsaka od njih je postavljena v posebno raztopino, v kateri so prisotne naslednje snovi:

• Molekule DNA polimeraze;
• primerki, ki prispevajo k procesu replikacije;
• mešanica štirih kopij nukleotidov;
• posamezne različice tega od nukleotidov.

Tako je dekodiranje genom s strani Sangerja skoraj identično procesu kloniranja človeške DNK. Ti procesi se razlikujejo samo po tem, da se lažne komponente mešajo v nukleotidih.

Postopek dekodiranja danes

Zdaj je Sangerjeva metoda sekvenciranja popolnoma avtomatizirana. Izvaja se na posebni opremi - ti stroji se imenujejo sekvenčniki. Kemijske reakcije se izvajajo v eni cevi. Rezultati, dobljeni s pomočjo interpretacije Sangerja, so analizirani z računalniško tehnologijo. Moderni sekvencatorji lahko "preberejo" informacije od 600 do 1000 nukleotidov hkrati. S pomočjo avtomatizacije je proces zaporedja zdaj veliko hitrejši kot prej.

Ali bo cenovno ugodno?

Zdaj vodilne države, ki proizvajajo zaporedje DNK, so Kitajska in Združene države Amerike. So v položaju konkurence - država, ki bo lahko najprej dešifrirala človeški genom, ki je porabila manj kot sto dolarjev, bo zmagala. Ameriška raziskovalna družba Ilumina je glavni kitajski nasprotnik v tej zadevi. Kitajski znanstveniki so v letu 2010 kupili prvovrstno opremo, ki jim je omogočila, da zasedejo vodilne položaje na trgu storitev sekveniranja genomov v preteklih letih. Toda, prvič, te naprave so postale neizogibno zastarele in, drugič, storitev za dešifriranje DNA postaja vse bolj in poceni. Zdaj Kitajska ne želi porabiti že brez finančnih sredstev za opremo iz tujine - znanstveniki so se odločili, da bodo razvili lastno opremo. Kdo bo zmagal v bitki za vodstvo - bo pokazal prihodnost. Toda že danes dekodiranje genoma v nekaterih primerih nima več kot 600 dolarjev.

Ali je resnično koristno, da dešifriramo gene?

Vendar pa ni vse tako preprosto v tej zadevi. Nekateri raziskovalci vztrajajo, da zaporedje genov ni tako dobro kot škoda. Ali ta proces resnično daje nekaj posamezniku ali pa prispeva k znanosti? Zakaj se nekateri strokovnjaki sklicujejo na dekodiranje DNK bolj kot kritično?

Dejstvo je, da so metode sekvenciranja z njihovega vidika nič več kot ultramoderni način ugibanja na kavnih razlogih. Odgovornost za pridobivanje informacij o njegovem genom nosi sam človek. Različni motivi spodbujajo ljudi, da odgovore na vprašanja o njihovi DNK. Nekdo se tako trudi, da se bolje pozna. Nekdo se poskuša zaščititi pred boleznimi - in naredi vse, kar je varno. Vendar je lahko ta pristop izredno negativen.

Na primer, ljudje, ki se naučijo, da imajo tveganje za razvoj onkologije, potem začnejo trpeti zaradi resnih depresij in brez konca teči okoli zdravnikov. In to kljub dejstvu, da celo polno zaporedje daje rezultate, ki napovedujejo razvoj groznih bolezni s tveganjem 50%. Vendar se med strankami teh storitev vedno bolj širi val histerije. Vse to je pripeljalo do dejstva, da so se nekateri organi, na primer v Združenih državah, resno odločili omejiti dejavnosti zdravstvenih podjetij.

Genetski potni list - da ali ne?

V domačem okolju je izraz "genetski potni list" bolj priljubljen. Toda, kot se pogosto dogaja, znanost ni mogla napovedati vseh posledic njegovih dosežkov. Konec koncev, dešifriranje "črk" še ne zagotavlja, da bodo napisane besede "pravilno" razumljene. Na primer, genetika še vedno ne more nedvoumno odgovoriti na vprašanje, koliko genov vsebuje človeški genom. Prej smo verjeli, da se ta številka giblje od 10 tisoč do 40 tisoč. Zdaj, raziskovalci kažejo, da se ta številka giblje od 10 do 25 tisoč. Natančneje, nemogoče je reči. In sekvenciranje genomov je le en primer, kako znanstveno odkritje postane vzrok še več vprašanj brez odgovora.

Stroški dekodiranja genomov so sedaj okoli 1 tisoč dolarjev. Vendar je branje genov za mnoge le vir dodatnega stresa. Za svoj denar stranke prejmejo takšne rezultate, ki jih potem ne morejo zaspati ponoči. Sequencing je študija, ki vključuje pridobivanje informacij o različnih genih. Vključitev v "genetski potni list" so geni, ki sodelujejo pri razvoju različnih bolezni - diabetesa, debelosti, kardiovaskularnih bolezni. Za razumevanje ne potrebujete mednarodnega genetika: to so lahko genetski predpogoji, vendar je način, kako oseba vodi, pomemben.

Možne napake

Zdaj mnogi znanstveniki opozarjajo na dejstvo, da se pogostost pri napakah pogosto lahko izognemo. In njihova verjetnost se meri ne z desetinami odstotka, ampak v celoti odstotkov. Njihov pojav je posledica posebnosti tehnologije dešifriranja. Sequencing je proces, ki ga je mogoče primerjati z izdelavo kopije ogromnega filma z dolžino več tisoč sličic. Dovoljeno je kopiranje, ki ne bo daljše od 20 slik. Da bi bili čim bolj natančni, se odstranijo "z robom", tako da se dodatni segmenti prekrivajo. Z dekodiranjem človeškega genoma je še težje - ker je dolžina človeškega kromosoma več deset in sto milijard milijard črk. Naloga zbiranja človeškega genoma je bila v mnogih državah precej ambiciozna. Vendar pa je zdaj mogoč samo en zaključek: genom se zbira z velikim številom napak. Morda bodo v prihodnosti znanstveniki lahko natančneje zbrali podatke. In danes je treba to situacijo podpreti.