Перенесу сюда мой ответ Vlad-WKK по поводу почему мы "не видим" реальных результатов от реализации проекта "геном человека" так как в тему - поскольку я много пищу об этом в своем прогнозе...
Vlad-WKK писал(а):
Он (Сергей Савельев - профессор биологии - мое прим.) мельком упомянул, что ценность выписки "генома человека", о которой много трубили, довольно ограничена, поскольку конкретные генные цепочки слишком различны даже у недалеких родственников - возможно я неправильно понял. Вопрос о реальной ценности этих списков "генома человека"
Vlad-WKKОтвечу по поводу ценности генома человека. В 2000 году было объявленно о первом сыром варианте сиквенса генома человека. в 2004 об окончании проета.. Что мы получили в 2004 году? Мы получили 3 000 000 000 (три миллиарда) последовательностей хаплотипа человека который состоит из 4 основ A T C G.. Что мы имели в 2000 году и что мы получили в 2004 - на что ушло 4 года? В 2000 году мы получили боле мение нормальную последовательность участков в которых содержались кодирующие участки - но их всего 2% от всего генома - остальные 98% это мусор. Вот было очень сложно объеденить эти осмысленные участки разделенные 98% мусора - так как мусор имл низкую вариабельность - ну скажем 10 000 раз повторяется последовательность ATTC - а технологически мы можем за один раз прочитать не более 800 нуклеотидов - т.е. этой технологии не достаточно что бы перекрыть такие вот "разрывы" между осмысленными участками. Более того даже ген состоит из интронов и эксонов - интроны вырезаются и не несут кодирующей информации и они составляют до 90% гена.. Все мы больше ничего не знали тогда.. Как это можно применить фактически для медицины - на этом этапе вообще никак!
Наступает второй этап. Что это за этап и каковы его цели?
- Определить где находятся гены - которые кодируют белки..
Как это делается?
- Берутся различные ткани замораживаются толкутся затем несколько способов экстракции и фильтрации - конечный продукт mRNA.
Ура, mRNA не содержит интронов - они уже вырезаны и содержит только кодирующие участки - мы делаем сиквенс mRNA и затем ищим совпадения с кодами на секвенированном геноме - там тоже все не так просто - нити ДНК - две и мы ищим на каждой из них да еще в 3 фреймах - т.е. проверяем геном 6 раз - нам достаточно найти совпадение хотябы 12-15 нуклеотидов подряд - это гарантия ну или почти что это будет уникальный участок.. находим его и находим остальные участки - заодно находим и интроны которые разделяют эксоны - ура мы находим целый ген.
Дальше вступают методы биоинформатики - найдя скажем 1000 генов у нас достаточно информации для анализа - что межуду генами общего - ну скажем все они начинаются с AUG - кодон который кодирует начало трансляции мРНК в протеин..
- далее составляется карта всех найденных таким образом генов - но мы не можем таким образом найти все гены - лишь часть будет экспрессирована...
Но люди и мыши во многом генетически одинаковы - мы делаем еще и полный сиквенс генома мыши - ведь над ней можно ставить опыты а над человеком нет.. - на это тоже уходит несколько лет - но гораздо быстрее - ведь секвинированный геном человека здорово помогает.. Знаетели вы что геном человека можно составить разрезав геном мыши на 300 кусков? (конечно кроме блоков там внутри будут еще индивидуальные различия)
(Кроме генома мыши - мы запускаем еще паралельные прокты геномов - мы их называем модельные организмы - рыбы, растения, мухи-дрозофилы и пр..)
И так у нас появляется возможность еще извлекать месседж RNA из мыши и пр. организмов- те которые присутствуют в геноме человека но нам не повезло найди месседжи которые будут использованы для строительства белков (только малая часть генома клетки всегда экспрессирована - большинство нет)
Этот этап самый долгий - но в конце концов мы узнаем что есть примерно 23 000 генов, а не 100 000 как мы думали раньше по количеству белков (раньше мы домали что если есть 100 000 белков, то нужно 100 000 генов - оказалось что один ген может быть поразному разрезан и может составлять разные комбинации (вам еще не взорвало мозг?)
Более того белки могут состоять из скажем 50 различных белков которые просто как бы из запчастей составили единое целое - т.е. что бы сделать один белок понадобилось 50 генов - пример рибозома - она состоит из 50 белков и порядка 50 некодирующей рнк. т.е. что бы сделать этот белок нужно порядко 100 генов..
Ну более мение мы разобрались с этим этапом исследований - теперь мы можем не только находить гены прямым способом - но и при помощи биоинформатики - сравнивая различные геномы различных животных, и просто методами нахождения алгоритмов построения генов..
Следущий этам - на которм мы находимся сегодня и который будет длиться еще 10-20 лет..
Мы начинаем на модельных организмах изучать за что отвечает тот или иной ген.. каим образом?
- а мы нарушаем этот ген - путем вырезки части этого гена - все белок не производится и мы смотрим какие изменения произошли - если находим (маленький процент случаев - все дублированно и бывает многократно как в самолете) мы можем экстраполирвать эти выводы и на человека - что ген который на 90% совпадающий с геном мыши делает такой же белок который выполняет теже функции и служит темже целям в биологических реакциях..
Но это не все - при удалении некоторых генов - организм просто не равивается - слишком уж это влияет на развитие ораганизма - что делать "вот эти 1000 генов при удалении настолько важны для животного что развитие эмбриона не происходит" - нас не удовлетворяет такое ответ - и мы делаем хитрость мы не удаляем гены - а глушим - т.е. при помощи встраивания в геном обратнокомплементарных генов с низкой экспрессией - мы можем глушить не гены а саму mRNA - комплементарыные цепочки объединяются и организм потимает что двойной РНК не бывает - это мол вирус - и шинкует такую RNA на мелкие части.. (вам еще не взорвало мозг по второму разу?)
Паралельно этому идет секвинирование геномов бактерий (со скоростью несколько штук в день) вирусов (это уже может сделать pHD студент самостоятельно) появляются проекты сквинирования геномов бактерий живущих в желудке человека - у человека примерно по разным оценкам от одного до 10 триллионов клеток - так вот бактерий живущих в человке примерно в 10 раз больше т.е. прмерно 100 триллионов клеток! (очередной взрыв мозга) Т.е. если взять человека 10% будет человеческие клетки и 90% бактериальные (но это не помассе конечно человеческие клетки в сотни раз больше бактериальных - и бактериальные находятся в основом в желудке)..
Переосмысливаются все эволюционные связи между всеми животными микроорганизмами - уже не на основании морфологических признаков, а на основе хомологичности их геномов..
Паралельно запускается проет 1000 геномов человека - ведь первый вариант был сделан на основании геномов всего 6 человек - и как вы понимаете такая выборка не является репрезентативной - тем более там были геномы людей различных расс.
Т.е. несколько лет после секвенирвания первого генома человка мы секвинируем в 1000 раз больше за 1000 раз меньшие деньги и в 1000 раз быстрее.
Стоимость сиквенса снижается в сотни тысяч раз..
Теперь мы можем зная геномы тысяч бактерий - мы можем скажем при генетической экспертизе загразненных материалов - останков с мест аварий - ипр.. отделить геномы бактерий, вирусов от генома человека... ну иеще куча разных приложений..
Паралельно по ходу как мы накапливаем полные геномы различных людей у нас появляется уникальный инструмент - называющийся сравнительный анализ - скажем берем геномы 10 человек больных редким генетическим заболеванием - и прогоняем сравнивая с 1000 геномов людей без этого генетического заболевания - и компьютер находит уникальные участки общие для больных людей - мы находим уже причины генетических заболеваний - но и тут не все легко - как вы помните один ген состоит из в срднем от 10 000 до 100 000 нуклеотидов - и если люди больны одной и тойже болезнью это не значит что у них у всех ошибка в одном и том же месте - это может быть один и тот же ген но мутация в разных участках - это может быть совсем другой ген но участвующий в одной биологической реакци скаже что бы сделать продукт 5 цепочка продукт 1 - продукт - 2 продукт 3 - продукт 4 - продукт 5. Так вот продукта 5 небудет если разрыв произоизойдет (дефективный ген) 1, 2, 3, 4 т.е. нам реально надо знать все цепочки преобразований биохимических реакций - колласальная работа сама по себе..
В реальности метод массового анализа геномов индивидуальных людей позволит выявить все генетические заболевания но для полноценного анализа даже 1000 геномов не достаточно нужны миллионы - мы их получим в ближайшие несколько лет - думаю до 2020 года будет секвинировано один миллион геномов..
Последний этам самый долгий - так как нужно встроить в геном модельного животного ген, вырастить животное и провести эксперименты, опубликовать работы..
На эту работу может уйти лет 30 - через этот срок мы будем занать примерно 90% функционала всех генов и всех биологических цепочек реакций с другими генами и белками..
И вот тогда -
вдруг запляшут облака и кузнечик запиликает на скрипке мы сможем скзать секвинировав геном отдельно взятого человека - какие у него генетические заболевания и чем они вызваны и как лечить..
Разумеется как вы видите результаты на руках этих исследований у нас не появятся чудесным образом через 30 лет - все это идет паралельно - и сумма знаний и данных накапливается как снежный ком и уже сейчас идут результаты - но через 30 лет мы будем почти как боги - геном для нас будет расскрытая книга и мы будем играть на нем как на пианино.. понимая и осмысленно делая какие то изменения или назначая лечение.
Лечение станет индивидуальным - мы зарание будем знать индивидуальную реакцию каждого человка на тот или иной метод лечения и лекарств..
И разумеется из всего этого возникнут еще масса паралельных проектов о кторых пока даже нет речи.
Как вы видите ваш профессор кислых щей (вы видели его кабинет - я лично прослезился) вообще не взуб ногой не понимает современного состояния генетики - а ведь он типа доктор биологических наук - но как говорил Ленин - страшно далек он от генетики..