मानव जीनोम परियोजना के मूल के साथ एक बड़ी समस्या है

ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट, जो 1990 के दशक में शुरू हुआ था, था होमो सेपियन्स 'हमारी प्रजाति के डीएनए की संपूर्णता को दर्शाने का सफल प्रयास।' इसने मानव संदर्भ जीनोम का निर्माण किया, मानव डीएनए का एक बारीक पॉलिश संग्रह, जो दुनिया भर में आनुवांशिकी अनुसंधान और आनुवंशिकी परीक्षण सेवाओं के लिए महत्वपूर्ण है। इंटीग्रल के रूप में यह विज्ञान समुदाय के लिए किया गया है, जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय के दो शोधकर्ताओं ने पाया है कि संदर्भ जीनोम एक टुकड़ा या दो - अच्छी तरह से, 296,485,284 डीएनए के आधार जोड़े को याद कर रहा है, सटीक होने के लिए।

संदर्भ जीनोम मानव आनुवंशिक सामग्री का एक आवश्यक मानचित्र है जिसका उपयोग तुलना के लिए एक आधार के रूप में किया जाता है। जब हम स्वास्थ्य, पारिवारिक इतिहास और भविष्य की बीमारी के जोखिम के बारे में जानकारी के लिए अपने स्वयं के डीएनए का अनुक्रम करते हैं, तो हम अनुक्रम को बहुत छोटे टुकड़ों में काटते हैं और इसकी तुलना संदर्भ जीनोम से करते हैं, उन क्षेत्रों की तलाश करते हैं जहां हम अलग हैं। इसके साथ मूलभूत समस्या, वैज्ञानिक हाल के एक पेपर में लिखते हैं प्रकृति जेनेटिक्स, यह है कि संदर्भ जीनोम काफी हद तक एक व्यक्ति पर आधारित है। आज के 7.7 बिलियन लोगों के बीच असंख्य आनुवंशिक अंतरों को देखते हुए, यह स्पष्ट रूप से आदर्श नहीं है।

कंप्यूटर विज्ञान और बायोस्टैटिस्टिक्स के प्रोफेसर स्टीवन साल्ज़बर्ग, पीएचडी, और राहेल शर्मन, एक पीएच.डी. उम्मीदवार, यह मामला बनाएं कि यह एकल संदर्भ जीनोम मानव आनुवंशिकी की विविधता को कैप्चर नहीं करता है। कुछ आबादी, वे जोड़ते हैं, अलग हैं बहुत ज्यादा इस संदर्भ जीनोम से। अपना मामला बनाने के लिए, वे बीस अलग-अलग देशों के 910 व्यक्तियों के जीनोम का जिक्र करते हैं, जो सभी पैन-अफ्रीकी मूल के हैं।

इन व्यक्तियों के डीएनए में, टीम को डीएनए के 300 मिलियन टुकड़े मिले जो हमारे "संदर्भ" जीनोम में मौजूद नहीं हैं। अगर हम इस तरह की सामग्री की उपेक्षा करते हैं, तो साल्ज़बर्ग कहते हैं, हम अनिवार्य रूप से विशिष्ट आबादी के स्वास्थ्य और इतिहास में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि को याद नहीं करते हैं। वे भी, मानव हैं, इसलिए उन्हें "मानव" संदर्भ जीनोम में प्रस्तुत नहीं किया जाना चाहिए?

"ये क्षेत्र अनिवार्य रूप से आनुवांशिकी समुदाय के लिए अदृश्य हैं जब तक कि हमारे पास एक संदर्भ जीनोम नहीं है जो उन क्षेत्रों को शामिल करता है," साल्ज़बर्ग ने कहा श्लोक में।

संदर्भ जीनोम के साथ समस्या।

इन वर्षों में, हमने संदर्भ जीनोम को लगातार काम किया है। लेकिन हाल के विश्लेषण से संकेत मिलता है कि लगभग सत्तर फीसदी इसकी सामग्री को एक ही अफ्रीकी-अमेरिकी व्यक्ति से चमकाया गया था, जिसे केवल RPCI-11 के रूप में संदर्भित किया जाता है, साल्ज़बर्ग बताते हैं।

इसका मतलब यह है कि जब वैज्ञानिक दुनिया भर में विविध आबादी के बीच मतभेदों की पहचान करने के लिए आनुवंशिक विश्लेषण करते हैं, तो अधिकांश समय, वे उन जीनों की तुलना आनुवंशिक सामग्री से करते हैं, ज्यादातर, एक व्यक्ति। शर्मन कहते हैं, यह हमें अक्सर ऐसी सामग्री को अनदेखा करता है जो इस संदर्भ से बहुत अलग हो सकती है। वह उन्हें "लापता टुकड़े" कहती है।

"जब आप चीजों को लाइन करते हैं, तो ऐसे टुकड़े होने जा रहे हैं जो बिल्कुल भी लाइन में नहीं आते क्योंकि वे संदर्भ जीनोम से कुछ भी मैच करने के लिए बहुत अलग हैं।" शर्मन कहते हैं। "तब आप उन सभी सामानों को अनदेखा कर देते हैं जो वास्तव में प्रासंगिक नहीं हैं या वास्तव में देखने लायक नहीं हैं, जब ये वास्तव में ऐसे टुकड़े हैं जो सबसे अधिक रुचि रखते हैं क्योंकि वे संदर्भ जीनोम से सबसे अलग हैं।"

अध्ययन में, शर्मन और साल्ज़बर्ग ने इस "अलग" सामग्री (लगभग 1,000 बेस-जोड़े लंबे) के बड़े हिस्से लिए और यह निर्धारित करने की कोशिश की कि क्या वे केवल अनुक्रमण त्रुटियों के आकस्मिक तारों का प्रतिनिधित्व करते हैं - या वास्तव में अस्पष्टीकृत मानव डीएनए के बारे में उपयोगी जानकारी रखते थे।

टीम इस निष्कर्ष पर पहुंची कि यह "नया" डीएनए एक दूसरे पास को वारंट करने के लिए उच्च गुणवत्ता वाला है, भले ही वे नहीं जानते कि मानव शरीर के लिए इसका महत्व अभी तक क्या हो सकता है।

क्या नतीजे सामने आए?

अब तक, शर्मन कहते हैं, हम वास्तव में यह नहीं जानते हैं कि संदर्भ जीनोम में प्रतिनिधित्व किए गए डीएनए को अनदेखा करके हम क्या गायब हैं। लेकिन कौन जानता है कि अगर हम नज़र डालें तो हमें क्या मिलेगा?

साल्ज़बर्ग ने सुझाव दिया है कि हम एक काल्पनिक आबादी की कल्पना करते हैं जिसमें एक अतिरिक्त गुणसूत्र होता है - प्रत्येक कोशिका में सामान्य 23 के बजाय 24। इस जनसंख्या से उस अतिरिक्त गुणसूत्र में कुछ भी संदर्भ जीनोम के साथ नहीं होगा। हो सकता है, वह कहती है, कहीं न कहीं उस छिपे हुए गुणसूत्र पर, यही कारण है कि काल्पनिक आबादी एक निश्चित बीमारी का विकास करती है - और बाकी दुनिया क्यों नहीं। लेकिन इसकी तुलना करने के लिए हमारे पास सही संदर्भ नहीं होने के कारण, हम इसे कभी नहीं जान पाएंगे।

मानव जीनोम प्रोजेक्ट (भैंस समाचार, 3/23/1997) के लिए दाताओं में लाया गया मूल विज्ञापन, h / t Pieter de Jong, जिन्होंने विज्ञापन pic.twitter.com/gNB7mMv3Yu रखा था

- जे शेंदुरे (@JShendure) २ (अक्टूबर २०१ (

साल्ज़बर्ग कहते हैं, "अगर एक बार एक समय में उस गुणसूत्र में उत्परिवर्तन होते थे जो समस्याएं पैदा करते थे, तो आप कभी भी उनका अध्ययन नहीं कर पाएंगे।" "यदि आप विशेष रूप से इस संदर्भ जीनोम पर भरोसा करते हैं तो आप उन्हें कभी भी नहीं देख पाएंगे।"

स्पष्ट होने दें: यह शोध कुछ अनदेखे गुणसूत्रों के लिए साक्ष्य प्रदान नहीं करता है। लेकिन यह सुझाव देता है कि जब हम RPCI-11 नामक किसी व्यक्ति से एक ही संदर्भ जीनोम का उपयोग करते हैं, तो शायद हम बहुत याद कर रहे हों, क्योंकि यह हमारी संपूर्ण प्रजातियों के डीएनए पर हमारे सभी विश्लेषणों के आधार के रूप में है।

हम इसे कैसे ठीक कर सकते हैं?

एक एकल सार्वभौमिक संदर्भ जीनोम के लिए प्रयास करने के बजाय, टीम का तर्क है, हमें एक होना चाहिए झुंड संदर्भ जीनोम - शायद ब्याज की प्रत्येक आबादी के लिए एक।

"हम इस खोज के साथ यहां किस तरह की वकालत कर रहे हैं, यह है कि हमें वास्तव में प्रत्येक आबादी के लिए संदर्भ जीनोम का निर्माण करने की आवश्यकता है," ओर्मन कहते हैं। "अगर इस आबादी में संदर्भ से बहुत अधिक डीएनए गायब है, तो मॉडल को बदलना होगा।"

कुछ देशों ने कम से कम अपने स्वयं के संदर्भ जीनोम बनाने के प्रयास में इसे अपने ऊपर ले लिया है। उदाहरण के लिए, डेनमार्क एक वास्तविक "डेनिश" संदर्भ जीनोम बनाने के प्रयास में 150 डेन से आनुवंशिक सामग्री का संकलन कर रहा है। 2016 में एक पेपर प्रकृति कोरियाई व्यक्तियों के लिए एक संदर्भ संकलित करने के प्रयास का वर्णन करता है, हालांकि वह कागज केवल एक व्यक्ति पर किए गए शोध का वर्णन करता है। लेकिन 1,000 जेनोमस प्रोजेक्ट जैसी अन्य परियोजनाएं भी इस प्रक्रिया को शुरू करने की कोशिश कर रही हैं, लेकिन वर्तमान संस्करण के रूप में पॉलिश की गई सामग्री को बनाने के लिए बहुत काम है, जिसे जीआरसी 38 के रूप में जाना जाता है।

उन्होंने कहा, "आपको एक संदर्भ जीनोम बनाने के लिए एक से अधिक लोगों को बस जाना होगा और किसी अन्य व्यक्ति से अनुक्रम लेना होगा।" "आपको काफी कुछ करना होगा।"

ऐसा नहीं है कि शोधकर्ताओं को यह पता नहीं है कि हमें अधिक संदर्भ जीनोम की आवश्यकता है। साल्ज़बर्ग को उम्मीद है कि अब तक उनमें से अधिक होंगे, और वे कम से कम व्यापक रूप से मानक संदर्भ जीनोम के रूप में अपनाए जाएंगे। पेपर बताता है कि इनमें से किसी भी प्रयास ने GRCh38 के समान स्थिति और दबदबा हासिल नहीं किया है - हालांकि यह डेनिश परियोजना का लक्ष्य है।

आगे बढ़ते हुए, शर्मन और साल्ज़बर्ग ने कई अतिरिक्त संदर्भ जीनोम का निर्माण करके, इस परियोजना को शुरू करने के लिए इसे अपने ऊपर ले रहे हैं, जिसे वे एक से दो वर्षों में जारी करने की उम्मीद करते हैं। वे लोगों को अपनी आनुवंशिक सामग्री से अधिक जानकारी प्राप्त करने में मदद करने के लिए संदर्भ जीनोम का एक पुस्तकालय बनाना शुरू करना चाहते हैं, फिर चाहे वह कितना भी अलग हो।

"हमें वास्तव में संदर्भ जीनोम के सैकड़ों होने की आवश्यकता है," वह कहते हैं। "एक दिन ऐसा होने वाला है।"