Konsorsium T2T (Telomere-to-Telomer) telah menuntaskan, buat pertama kalinya, pengurutan total genom manusia. Para peneliti sudah memperoleh urutan DNA dari seluruh kromosom tanpa meninggalkan celah di daerah yg berulang atau sulit buat diselesaikan, memberikan gosip yg sangat menarik tentang struktur serta kontribusinya terhadap variasi genetik insan. Hasilnya dipublikasikan pada Science.

2 puluh satu tahun yang kemudian, publikasi draf pertama genom insan artinya pencapaian bioteknologi terbesar saat itu dan membuka global kemungkinan biomedis. namun, wilayah eksklusif berasal beberapa kromosom tidak dapat diurutkan secara akurat, sebagian besar karena kerumitannya, yang sulit dilakukan dengan teknik yang tersedia di waktu itu.

Meskipun pembaruan serta peningkatan berturut-turut di urutan genom insan surat keterangan, yang dipergunakan menjadi cetak biru buat studi genom, wilayah yang tidak lengkap tetap belum terselesaikan. Jadi, versi teranyar, GRCh38.p13, mencakup lebih kurang 92% genom, cukup buat mempunyai gambaran asumsi serta mendorong ribuan penyelidikan ke masa lalu spesies kita atau dampak gen di kesehatan insan, tetapi di akhirnya tidak lengkap. Secara total, lebih dari 150 juta pasangan basa tetap tidak diketahui.

pada tahun 2019, Karen Miga, seseorang peneliti di University of California Santa Cruz, serta Adam Phillippy, berasal National Human Genome Research Institute (NHGRI) di Alaihi Salam, membuat konsorsium T2T (“From Telomere to Telomere”). yg diikuti lebih dari 100 peneliti dari 32 institusi tidak sama, dengan tujuan menuntaskan teka-teki genom manusia dan mengisi celah yg ada pada urutan referensi. Konstruksi, validasi, serta analisis awal genom insan lengkap pertama diterbitkan menjadi pracetak di tahun 2021 . kini , serangkaian artikel, yg diterbitkan pada Science , mengungkapkan yang akan terjadi mereka secara rinci, membuka jalan buat pemahaman yg lebih baik tentang fungsi dan potensi genom insan.

“membuat urutan genom manusia yang benar-benar lengkap adalah pencapaian ilmiah luar biasa yg memberikan tampilan detail pertama dari peta DNA kami,” istilah Eric Green, direktur NHGRI. “informasi krusial ini akan mendukung banyak upaya yg sedang dilakukan buat tahu seluruh nuansa genom insan, yang pada gilirannya akan menaikkan studi genetik penyakit insan.”

Teknologi pengurutan teranyar buat melengkapi genom insan

wilayah yang tidak diketahui atau tak selesai dalam genom surat keterangan GRCh38.p13 meliputi urutan dengan duplikasi atau banyak pengulangan, mirip yg sinkron dengan gen ribosom, atau sentromer kromosom dan telomer.

daerah-daerah ini sulit buat diurutkan memakai teknologi sekuensing akbar-besaran yg berperan penting dalam mengurutkan draf pertama genom insan, sehingga para peneliti telah memakai alat pengurutan generasi teranyar, yang menghasilkan pembacaan urutan yang lebih lama serta sang karena itu mereka memperlihatkan kemampuan yg lebih baik buat menyelesaikan urutan yg berulang. Secara khusus, tim sudah menggabungkan teknologi Oxford Nanopore dan PacBio.

“dengan menggunakan metode membaca panjang, kami sudah membentuk inovasi buat pemahaman kami perihal bagian paling sulit berasal genom insan, kaya akan pengulangan,” kata Karen Miga, co-direktur konsorsium T2T, yang penelitiannya dibiayai sang NHGRI. “semua urutan genom ini telah memberikan wawasan baru perihal biologi genom serta aku sudah menantikan dasa warsa berikutnya buat inovasi ihwal daerah ini.”

Selain itu, para peneliti telah menggunakan pendekatan lain yg sangat menyederhanakan pengurutan. Mereka sudah memakai garis sel, CHM13, yang dari dari komplikasi kehamilan langka yg dikenal menjadi mola hidatidosa. karakteristik utama berasal sel-sel ini artinya bahwa, karena mereka asal berasal pembuahan sel telur tanpa nukleus, dengan duplikasi genom sperma berikutnya, mereka pada dasarnya haploid dan mempunyai gosip genom tunggal. Ini berarti bahwa ketika DNA mereka dianalisis, tak perlu mengidentifikasi kromosom mana berasal pasangan yang dimiliki setiap urutan, mirip yang terjadi pada sel diploid setiap orang, yg mempunyai kromosom ayah serta mak .

Gen baru dan kemajuan pada studi variasi insan

Genom lengkap pertama, yg diklaim T2T-CHM13, membuka hampir 200 juta pasangan basa, buat analisis dalam studi variasi fungsional atau genetik. wilayah baru yang dihasilkan mencakup prediksi 1956 gen, 99 pada antaranya mengkode.

pada artikel yg menyertai pekerjaan sentra, para peneliti asal konsorsium T2T menggambarkan pola epigenetik yg diidentifikasi di seluruh genom, serta analisis duplikasi akbar serta variasinya dalam genom. Studi ini memperlihatkan bukti pertama potensi T2T-CHM13 buat memahami fungsi genom serta menaikkan analisis variasi genetik manusia. dan mereka hanyalah puncak gunung es.

misalnya, T2T-CHM13 menunjukkan, buat pertama kalinya, kemungkinan menganalisis secara rinci daerah yang dekat menggunakan sentromer, struktur kromosom yg mengoordinasikan pemisahan yang benar selama pembelahan sel. Analisis pertama memberikan korelasi yang bertenaga antara posisi sentromer di kromosom dan evolusi DNA yang mengelilinginya. Selanjutnya, ketika membandingkan genom yang tersedia dari populasi yang tidak selaras, para peneliti telah menemukan bahwa ada variasi genetik yang besar pada wilayah ini.

Sentromer memainkan peran krusial pada bagaimana kromosom memisahkan dengan benar selama pembelahan sel, dan meskipun kami sudah mengetahui buat beberapa ketika bahwa mereka berubah pada semua jenis penyakit insan, kami tidak pernah bisa mempelajarinya pada tingkat urutan.Karen Miga, direktur pekerjaan. “Sejauh ini bagian terbesar berasal sekuens baru yang sudah dibubuhi ke referensi merupakan DNA satelit sentromer. untuk pertama kalinya kami dapat menelaah basis demi basis urutan yang menentukan sentromer serta kami bisa mulai tahu cara kerjanya”.

pada karya lain, Sergey Aganezov dan kolaborator berasal Universitas Johns Hopkins membagikan bahwa versi baru genom menaikkan beberapa wilayah yang sudah terdapat dalam genom sebelumnya. Analisis mereka terhadap 3.200 genom memakai T2T-CHM13 menjadi referensi memberikan bahwa seluruh genom mendeteksi ribuan variasi genetik yg tidak ditangkap oleh GRCh38.p13 dan menaikkan analisis lebih asal 200 gen yang relevan secara medis.

ad interim itu, tim yg dipimpin oleh Evan Eichler, berasal University of Washington di Seattle, telah menganalisis duplikasi fragmen besar genom yg berulang serta telah menemukan bahwa sebagian akbar gen penyandi protein baru yg terdeteksi pada T2-CHM13 terletak pada wilayah ini. menggunakan membandingkan genom lengkap insan baru dengan genom lengkap primata lain, tim pula menemukan bahwa gen yg terlibat dalam pembentukan neuron baru terletak pada duplikasi daerah genom yg sudah terjadi secara spesifik di insan. Selain itu, beberapa wilayah ini menunjukkan variabilitas tidak terduga di spesies insan.

Singkatnya, pengurutan genom lengkap pertama sudah menyampaikan fitur genom yang hingga kini tidak diketahui, yang terlibat pada aspek yg relevan seperti pembelahan sel yang sahih atau perkembangan otak. akibat pertama ini memberikan bahwa wilayah baru genom akan krusial buat genetika yang diterapkan di kesehatan.

Langkah selanjutnya: menangkap semua variasi genetik insan

Urutan T2T-CHM13, genom insan lengkap pertama, beserta menggunakan urutan kromosom Y yg diperoleh oleh konsorsium T2T di garis sel lain, akan tersedia pada portal surat keterangan UCSC Genome Browser yang terkenal. Selain itu, para peneliti berencana untuk menambahkan genom lain. “Fase selanjutnya ialah memikirkan surat keterangan genom manusia, bukan menjadi urutan tunggal genom,” kata David Haussler, direktur Institut Genomik di Universitas California Santa Cruz. “Ini adalah transisi yg mendalam, awal dari era baru pada mana kita pada akhirnya akan menangkap keragaman insan dengan cara yang tidak memihak.”

Genom referensi saat ini, GRCh30, dibangun asal genom beberapa orang, namun tidak mencerminkan keragaman genetik yg mungkin terdapat di antara individu. artinya, itu tidak mencerminkan variasi genetik yang lengkap. sehabis menyelesaikan pengurutan genom lengkap, tantangan selanjutnya bagi konsorsium T2T adalah menerima genom referensi insan yg mewakili seluruh variasi genetik yg terdapat di spesies insan. buat melakukan ini, konsorsium telah bergabung menggunakan Konsorsium Pangenome surat keterangan insan, yang bertujuan buat membuatkan genom berdasarkan urutan lengkap 350 orang.

“Kami sudah menyelesaikan SATU genom,” istilah Evan Eichler. “Akan ada ratusan, mungkin ribuan genom pada beberapa tahun ke depan. saya pikir pandangan kita wacana bagaimana insan tidak selaras satu sama lain akan berubah, mirip halnya variasi genetik yang lebih kompleks krusial tidak hanya buat membuat kita sebagai manusia, tetapi jua untuk menghasilkan kita tidak sama.”