Human Genome Project (w języku angielskim, Human Genome Project lub HGP ) to program uruchomiony pod koniec 1988 roku z misją do ustalenia sekwencjonowanie zakończyć DNA w genomie człowieka . Jego zakończenie ogłoszono w dniu14 kwietnia 2003. Nowy projekt ruszył w następstwieWrzesień 2003, ENCODE ( Encyklopedia elementów DNA ), daje ważne wyniki dotyczące ludzkiego niekodującego DNA .
Ludzki genom to cała informacja genetyczna przenoszona przez DNA na 23 parach chromosomów obecnych w jądrze oraz mitochondrialne DNA (odziedziczone tylko po matce). Zawiera całą ludzką informację genetyczną, szacowaną na 100 000 genów przed sekwencjonowaniem, która ostatecznie okazała się zawierać od 20 000 do 25 000 genów. To zakrojone na szeroką skalę przedsięwzięcie jest efektem międzynarodowej współpracy naukowej trwającej blisko piętnaście lat. Ostatecznie doprowadziło to do ostrej konkurencji między międzynarodowym konsorcjum publicznym a prywatną firmą Celera Genomics .
Naukowcy są przekonani, że będą w stanie zaprojektować pierwszy ludzki genom w 2026 roku . Inni dystansują się od aroganckich twierdzeń, wskazują na niewielki wpływ w postaci mistrzostwa genetycznego i mierzą ogrom ludzkiej ignorancji w tej dziedzinie. Projekt Human Genome nie był już przedstawiany w 2011 r. Jako „warunek wstępny” rzeczywistego postępu, a zatem spodziewano się go później.
Pomysł na projekt narodził się na początku 1985 roku . Trzech naukowców niezależnie zaproponuje ten projekt. Przede wszystkim Renato Dulbecco , Nagroda Nobla w 1975 roku za odkrycie onkogenów, przywołuje taką możliwość podczas konferencji. Następnie opublikuje kolumnę w amerykańskim czasopiśmie Science . Następnie Robert Sinsheimer, rektor Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz ( Kalifornia ), zorganizował konferencję na ten temat wMaj 1985, ale nie mogę znaleźć finansowania. Projekt będzie początkowo wspierany przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) w 1986 r. I jego dyrektora biologii, Charlesa DeLisi, który sfinansuje szereg studiów wykonalności i wczesnych prac rozwojowych.
Dwa lata ożywionych dyskusji na temat celowości sekwencjonowania miały nastąpić w środowisku naukowym, zanim pod koniec 1988 roku podjęto decyzję o uruchomieniu projektu na dużą skalę z rekomendacji American National Research Council . Jednocześnie w Szwajcarii powstaje HUGO, Organizacja Genomu Ludzkiego , której celem jest koordynacja wysiłków wszystkich krajów na poziomie globalnym.
Projekt rozpoczął się w 1989 r. I miał trwać 15 lat, a jego całkowity budżet szacuje się na 3 miliardy dolarów . Obejmie badanie nie tylko genomu ludzkiego, ale także organizmów modelowych, takich jak E. coli czy Drosophila . Ostatecznie pilotaż został powierzony National Institutes of Health, a jego pierwszym dyrektorem będzie James Watson , współodkrywca struktury podwójnej helisy DNA . Publikacja „surowej” sekwencji nastąpi ostatecznie w lutym 2001 roku , trzy lata przed planowanym terminem.
W 1998 roku Craig Venter, ówczesny szef The Institute for Genomic Research (TIGR) , prywatnej fundacji non-profit, ogłosił, że zakłada prywatną firmę Celera Genomics przy wsparciu dużej korporacji naukowej Perkin-Elmer. oprzyrządowanie. Ich celem jest zsekwencjonowanie ludzkiego genomu w ciągu zaledwie trzech lat przy użyciu wysoce robotycznego podejścia. Celera zamierza zwrócić się ze swojej ogromnej inwestycji (około 300 milionów dolarów), sprzedając dostęp do genomu firmom farmaceutycznym.
Ta zapowiedź wywołuje oburzenie w środowisku naukowym, które uważa ludzki genom za wspólne dziedzictwo ludzkości, którego przywłaszczenie przez prywatne interesy jest niedopuszczalne. Nastąpił trzyletni wyścig pomiędzy Celerą a międzynarodowym konsorcjum publicznym, kierowanym przez Francisa Collinsa , który zastąpił Jamesa Watsona . To zakończyło się remisem w czerwcu 2000 roku . W dniu 26 czerwca , Bill Clinton oficjalnie ogłosił koniec „raw” sekwencjonowania genomu z Białego Domu .
Pojawia się oficjalna publikacja dwóch „surowych” sekwencji, autorstwa międzynarodowego konsorcjum i tej autorstwa Celery Luty 2001. Aby zrekonstruować genom ze zsekwencjonowanych fragmentów DNA, Celera ogłasza, że wykorzystała nie tylko własne dane, ale także te opublikowane online przez międzynarodowe konsorcjum. Społeczność naukowa jest oburzona tym procesem i potwierdza, że metoda zastosowana przez Ventera i jego kolegów z Celery nie mogłaby działać bez tej grabieży.
Trzy lata później zespół Celera opublikuje ponownie swoje nagrania, tym razem uzyskane bez pomocy danych z międzynarodowego konsorcjum, aby zademonstrować wykonalność swojego podejścia.
Sekwencje opublikowane w 2001 roku były szkicami, które wtedy nazywaliśmy sekwencjami surowymi, wciąż było wiele dziur i niedoskonałości. Cała sekwencja została ukończona w 2004 roku przez międzynarodowe konsorcjum publiczne.
Te pięć ośrodków wygenerowało nieco ponad 80% dobrej passy. Całe międzynarodowe konsorcjum obejmowało jedenaście innych ośrodków:
Celem pierwotnego PGH było nie tylko sekwencjonowanie wszystkich 3 miliardów par zasad ludzkiego genomu z minimalnym współczynnikiem błędów, ale także identyfikacja wszystkich genów w tak dużej ilości danych. Ta część projektu nie została jeszcze zakończona, mimo wstępnych obliczeń wskazujących na około 20 500 genów w ludzkim genomie, czyli znacznie mniej niż oczekuje większość naukowców.
W 1995 r. Różni naukowcy kierujący projektem sekwencjonowania ludzkiego genomu spotkali się na Bermudach pod egidą Wellcome Trust . Podejmują dwie ważne decyzje polityczne, które będą miały wpływ na przebieg projektu. Przede wszystkim decydują o publicznym charakterze genomu, który uznawany jest za dziedzictwo ludzkości. Każdy fragment rozszyfrowanej sekwencji musi zostać niezwłocznie opublikowany w Internecie . Następnie ostateczny cel precyzji jest ustalany na 99,99%, czyli co najwyżej jeden błąd na 10 000 nukleotydów .
Kolejnym celem PGH było opracowanie szybszych i wydajniejszych metod sekwencjonowania DNA i analizy sekwencji, a także przeniesienie tych technologii do przemysłu. W latach 1989–2001 wydajność technologii sekwencjonowania poprawiła się około 100 razy. Wynika to w szczególności z zastosowania znaczników fluorescencyjnych, laserów i rozdziału metodą elektroforezy kapilarnej .
Innym krytycznym aspektem była radykalna poprawa wydajności komputerów, która pozwoliła na złożenie dziesiątek milionów pojedynczych fragmentów DNA, które zostały po kolei zdekodowane.
Sekwencja ludzkiego DNA jest przechowywany w otwartych baz danych w Internecie . US National Center for Biotechnology Information (wraz z siostrzanymi organizacjami w Europie i Azji ) gospodarzem sekwencję genomu w bazie danych zwanej Genbank, z sekwencjami znanych i hipotetycznych genów i białek. Inne organizacje, takie jak Uniwersytet Kalifornijski w Santa Cruz i ENSEMBL, przedstawiają dodatkowe dane i notatki oraz udostępniają narzędzia do ich przeglądania i wyszukiwania. Niektóre programy komputerowe zostały opracowane do analizy sekwencji, ponieważ surowe dane są trudne do zinterpretowania.
Proces identyfikacji granic między genami i innymi cechami surowej sekwencji DNA nazywany jest adnotacją genomu i należy do dziedziny bioinformatyki . Podczas gdy doświadczeni biolodzy są najlepszymi adnotatorami, ich możliwości przetwarzania są ograniczone, a programy komputerowe są coraz częściej wykorzystywane do zaspokojenia ogromnych potrzeb w zakresie przetwarzania danych w projektach sekwencjonowania genomowego .
Wszyscy ludzie mają unikalne sekwencje genów, więc dane opublikowane przez PGH nie przedstawiają dokładnej sekwencji indywidualnego genomu każdego osobnika. Jest to połączony genom niewielkiej liczby anonimowych dawców. Genom PGH jest rusztowaniem dla przyszłych prac nad identyfikacją różnic między osobnikami. Wiele z bieżących prac mających na celu identyfikację różnic między osobnikami dotyczy polimorfizmów nukleotydów .
Wiedza jest ważna dla podstawowych badań prowadzonych w domenie publicznej, ale interesy ekonomiczne są równie ważne. Przemysł farmaceutyczny wiąże duże nadzieje z rozwojem diagnostyki lub terapii w oparciu o dane genomu. Rodzi to jednak problem przywłaszczania sobie pewnych części informacji genetycznej człowieka przez firmy prywatne. Sekwencjonowanie genomu rzeczywiście rodzi pytanie o zdolność patentową organizmów żywych , ogłosiło UNESCO11 listopada 1997 że ludzki genom jest integralną częścią dziedzictwa ludzkości, a zatem nie może być niczyją własnością.
Sekwencja DNA jako taki nie może być opatentowana. Jednak może to być proces diagnostyczny lub terapeutyczny wykorzystujący jeden lub więcej ludzkich genów. Amerykańska firma Myriad genetics uzyskała w ten sposób patent na test przesiewowy predyspozycji do raka piersi u kobiet, oparty na identyfikacji mutacji w dwóch ludzkich genach zwanych BRCA1 i BRCA2.
Po ukończeniu Human Genome Project był punktem wyjścia dla różnych innych projektów z zakresu genomiki człowieka. Na początku 2008 r. Rozpoczął się projekt 1000 genomów , międzynarodowy projekt badawczy, który początkowo postawił sobie za cel sekwencjonowanie genomów tysiąca ludzi z kilku grup etnicznych na całym świecie. Głównym celem jest udoskonalenie mapowania genetycznego ludzkiego genomu.
W tym samym czasie powstały krajowe projekty badawcze obejmujące badania genomiczne, których celem jest tym razem poprawa zdrowia publicznego. Projekty te, do których zalicza się projekt genomu w Estonii, projekt CARTaGENE i inne, wymagają wykorzystania biologicznych baz danych i biobanków .
Wraz z doskonaleniem technologii w zakresie sekwencjonowania i przetwarzania danych projekty, zarówno krajowe, jak i międzynarodowe, stają się coraz bardziej ambitne. W 2012 roku ogłoszono brytyjski projekt 100 000 genomów . Ten brytyjski projekt rządowy ma na celu sekwencjonowanie genomu 100 000 pacjentów monitorowanych przez Narodową Służbę Zdrowia w celu powiązania pewnych chorób, w tym chorób rzadkich , niektórych powszechnych typów raka, a także niektórych chorób zakaźnych z różnymi genami podatnymi. Odgrywać jakąkolwiek rolę w ich wyglądzie i rozwoju.
W 2013 r. Ogłoszono projekt genomu Kataru , który zawsze miał na celu rozwój medycyny poprzez genomikę. Program tego projektu ma na celu sekwencjonowanie genomów 350 000 mieszkańców Kataru .
W lutym 2016 roku konsorcjum GenomeAsia 100K z kolei ogłosiło projekt 100 000 genomów azjatyckich z podobnym celem, ale tym razem sekwencjonowanie genomów 100 000 Azjatów w co najmniej 19 krajach, w tym 12 w Azji Południowo-Wschodniej i Azji Południowo-Wschodniej. Mniej 7 innych krajów na północy i wschodzie kontynentu azjatyckiego .
Cztery miesiące później w czerwiec 2016, ogłoszono projekt syntezy ludzkiego genomu , jeszcze bardziej ambitny projekt, który tym razem polega już nie na odczytywaniu lub odszyfrowywaniu genomu, ale na jego konstruowaniu, wymagającym chemicznego złożenia wszystkich fragmentów ( nukleotydów ), które go tworzą , stanowią.
Dziedzina genomiki jest jednak znacznie większa niż dziedzina genomiki człowieka. Kilka zespołów badawczych na całym świecie pracuje nad sekwencjonowaniem genomów różnych gatunków, zarówno wirusowych, bakteryjnych, roślinnych, jak i zwierzęcych (patrz projekt sekwencjonowania genomu ).
Opublikowane w 2008 roku badanie dotyczące analizy mitochondrialnego DNA uzyskanego z fragmentów kości piszczelowej i czaszki człowieka z Cro-Magnon odkrytych w jaskini Paglicci (in) we Włoszech ( Paglicci 23 (en) ) datowane na 28 000 lat temu wykazało: ujawnił genealogiczną ciągłość z dzisiejszymi Europejczykami, ponieważ uzyskana sekwencja mtDNA jest nadal powszechna w Europie.
W styczniu 2010 r. Zespół poinformował, że zsekwencjonował 79% genomu mężczyzny z populacji sprzed Eskimosów należącej do kultury Saqqaq z włosów przechowywanych w wiecznej zmarzlinie, których wiek oszacowano na około 4000 lat.
W lutym 2012 inny zespół ogłosił, że zsekwencjonował cały genom Ötziego . Sekwencjonowanie tego genomu umożliwiło dostarczenie kilku szczegółów dotyczących tego człowieka, który żył w decydującym okresie między neolitem a epoką brązu , czyli w okresie chalkolitu (patrz Ötzi - genetyka ).
Projekty badawcze z zakresu genomiki człowieka