मानव जीनोम अंत में पूरी तरह से अनुक्रमित है

टी2001 में ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में उनका पहला मानव जीनोम मैप किया गया था, लेकिन शोधकर्ताओं को पता था कि यह न तो पूर्ण है और न ही पूरी तरह से सटीक है। अब, वैज्ञानिकों ने अब तक के सबसे पूरी तरह से अनुक्रमित मानव जीनोम का निर्माण किया है, जो पिछले संस्करण में अंतराल को भरने और गलतियों को सुधारने के लिए है।

अनुक्रम किसी भी स्तनपायी के लिए अब तक का सबसे पूर्ण संदर्भ जीनोम है। जीनोम का वर्णन करने वाले छह नए पत्रों के निष्कर्ष, जो में प्रकाशित हुए थे विज्ञानमानव विकास की गहरी समझ का नेतृत्व करना चाहिए और संभावित रूप से कई बीमारियों को संबोधित करने के लिए नए लक्ष्यों को प्रकट करना चाहिए।

एक अधिक सटीक मानव जीनोम

“ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट ब्लड ड्रॉ के माध्यम से प्राप्त डीएनए पर निर्भर था; वह उस समय की तकनीक थी, ”नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ के नेशनल ह्यूमन जीनोम रिसर्च इंस्टीट्यूट (NHGRI) में जीनोम इंफॉर्मेटिक्स के प्रमुख एडम फिलिपी और नए पेपर में से एक के वरिष्ठ लेखक कहते हैं। “उस समय की तकनीकों ने त्रुटियों और अंतरालों को पेश किया जो इन सभी वर्षों में बनी हुई हैं। अब उन कमियों को भरना और उन गलतियों को सुधारना अच्छा है।”

जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय में कंप्यूटर विज्ञान और जीव विज्ञान के प्रोफेसर और उसी के एक अन्य वरिष्ठ लेखक माइकल शेट्ज़ कहते हैं, “हम हमेशा से जानते थे कि कुछ हिस्से गायब थे, लेकिन मुझे नहीं लगता कि हममें से किसी ने भी सराहना की कि वे कितने व्यापक थे, या कितने दिलचस्प थे।” कागज़।

यह काम टेलोमेयर टू टेलोमेयर कंसोर्टियम का परिणाम है, जो एनएचजीआरआई द्वारा समर्थित है और इसमें दुनिया भर के दर्जनों संस्थानों के आनुवंशिक और कम्प्यूटेशनल जीव विज्ञान विशेषज्ञ शामिल हैं। समूह ने मानव जीनोम के 8% को भरने पर ध्यान केंद्रित किया जो पहले ड्राफ्ट अनुक्रम से आनुवंशिक ब्लैक होल बना रहा। तब से, आनुवंशिकीविद् उन लापता हिस्सों को थोड़ा-थोड़ा करके जोड़ने की कोशिश कर रहे हैं। अध्ययनों का नवीनतम समूह पूरे गुणसूत्र के नए अनुक्रमों की पहचान करता है, जो 200 मिलियन अधिक आधार जोड़े (जीनोम बनाने वाले अक्षर) और 1,956 नए जीन का प्रतिनिधित्व करता है।

“मानव जीनोम परियोजना के बाद से” [in 2001], हमने पिछले दो दशकों में कई बार जीत की घोषणा की है, ”इवान आइक्लर, वाशिंगटन विश्वविद्यालय में जीनोम विज्ञान के प्रोफेसर और एक पेपर के एक अन्य वरिष्ठ लेखक कहते हैं। ईचलर, जो उस मूल अनुक्रम के मानचित्रण में भी शामिल थे, कहते हैं कि इस बार जो अनुक्रमित किया गया है उसका जोर अलग है। “जबकि मानव जीनोम परियोजना का मूल लक्ष्य प्रत्येक आधार जोड़ी को व्यवस्थित और उन्मुख करना था, लेकिन इसे हासिल नहीं किया जा सका क्योंकि तकनीक पर्याप्त रूप से उन्नत नहीं थी। इसलिए हमने उन हिस्सों को पूरा किया जिन्हें हम खत्म कर सकते थे।”

नए निष्कर्षों का वादा

नए अनुक्रमित क्षेत्रों में पहले से दुर्गम खंड शामिल हैं जैसे कि सेंट्रोमियर, गुणसूत्रों के कसकर घाव वाले केंद्रीय भाग जो डीएनए के लंबे डबल स्ट्रैंड्स को व्यवस्थित रखते हैं, जैसे कि स्ट्रैंड्स को खोलना, थोड़ा-थोड़ा करके, खुद को कॉपी करने और एक सेल के रूप में दो कोशिकाओं में अलग करना विभाजित करता है। ये क्षेत्र सामान्य मानव विकास के लिए महत्वपूर्ण हैं और मस्तिष्क के विकास और न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों में भी भूमिका निभाते हैं। “यह जीव विज्ञान के महान रहस्यों में से एक रहा है कि सभी यूकेरियोट्स – सभी पौधों, जानवरों, लोगों, पेड़ों, फूलों और उच्च जीवों में सेंट्रोमियर होते हैं। यह वास्तव में एक मौलिक हिस्सा है कि डीएनए कैसे दोहराता है और गुणसूत्र कैसे व्यवस्थित होते हैं और कोशिकाएं कैसे विभाजित होती हैं। लेकिन यह एक महान विरोधाभास रहा है, क्योंकि जब इसका कार्य अरबों वर्षों से होता है, तो इसका अध्ययन करना लगभग असंभव था क्योंकि हमारे पास देखने के लिए एक सेंट्रोमियर अनुक्रम नहीं था, ”शेट्ज़ कहते हैं। “अब हम अंत में करते हैं।”

वैज्ञानिक डीएनए के लंबे हिस्सों को अनुक्रमित करने में भी सक्षम थे जिसमें दोहराए गए अनुक्रम शामिल थे, जो कि आनुवंशिक विशेषज्ञों ने मूल रूप से नकल त्रुटियों के समान सोचा था और तथाकथित “जंक डीएनए” के रूप में खारिज कर दिया था। हालाँकि, ये दोहराए गए क्रम कुछ मानव रोगों में भूमिका निभा सकते हैं। “सिर्फ इसलिए कि एक अनुक्रम दोहरावदार है इसका मतलब यह नहीं है कि यह कबाड़ है,” ईचलर कहते हैं। वह बताते हैं कि महत्वपूर्ण जीन इन दोहराए गए क्षेत्रों में अंतर्निहित हैं- जीन जो प्रोटीन बनाने वाली मशीनरी में योगदान करते हैं, जीन जो यह निर्धारित करते हैं कि कोशिकाएं अपने डीएनए को अपनी दो बेटी कोशिकाओं में समान रूप से विभाजित और विभाजित करती हैं, और मानव-विशिष्ट जीन जो मानव प्रजातियों को अलग कर सकती हैं। हमारे निकटतम विकासवादी रिश्तेदारों से, प्राइमेट। एक पेपर में, उदाहरण के लिए, शोधकर्ताओं ने पाया कि प्राइमेट्स के पास मनुष्यों की तुलना में इन दोहराए गए क्षेत्रों की अलग-अलग प्रतियां हैं, और वे जीनोम के विभिन्न हिस्सों में दिखाई देते हैं।

ईचलर कहते हैं, “ये कुछ सबसे महत्वपूर्ण कार्य हैं जो जीने के लिए और हमें मानव बनाने के लिए आवश्यक हैं।” “स्पष्ट रूप से, यदि आप इन जीनों से छुटकारा पा लेते हैं, तो आप जीवित नहीं रहते। यह मेरे लिए कबाड़ नहीं है।”

इन दोहराए गए वर्गों का अर्थ क्या है, यदि कुछ भी है, और कैसे सेंट्रोमियर जैसे पहले से अनुपयोगी क्षेत्रों के अनुक्रम नए उपचारों या मानव रोग की बेहतर समझ में अनुवाद करेंगे, अभी शुरू हो रहा है, इंस्क्रिप्टा के एक उपाध्यक्ष, डीनना चर्च, एक जीनोम इंजीनियरिंग कहते हैं। कंपनी जिसने वैज्ञानिक लेखों के साथ एक टिप्पणी लिखी। मानव जीनोम का पूरा अनुक्रम होना इसे डिकोड करने से अलग है; वह नोट करती है कि वर्तमान में, संदिग्ध आनुवंशिक विकार वाले लोग जिनके जीनोम अनुक्रमित हैं, उनके डीएनए में विशिष्ट परिवर्तनों के बारे में आधे का पता लगाया जा सकता है। इसका मतलब है कि मानव जीनोम क्या करता है यह अभी भी एक रहस्य बना हुआ है।

भविष्य के अनुसंधान

अभी भी सुधार की गुंजाइश है। नया अनुक्रम अनिवार्य रूप से आधे मानव से आता है – अर्थात, किसी व्यक्ति के डीएनए में सामान्य रूप से पाई जाने वाली आनुवंशिक सामग्री का आधा। प्रत्येक व्यक्ति में गुणसूत्रों के दो सेट होते हैं, एक मातृ और एक पितृ। डीएनए के उन प्रत्येक स्ट्रैंड में जीन के थोड़े अलग संस्करण होते हैं, जो अनिवार्य रूप से हमें दो जीनोम देते हैं। उन दो जीनोमों को इकट्ठा करना कोई मामूली काम नहीं है, और उन चुनौतियों ने मूल मानव जीनोम परियोजना में बाधा डाली और इसके लापता हिस्से को जन्म दिया। उस समय की अनुक्रमण तकनीक डीएनए की मातृ और पैतृक प्रतियों को आसानी से अलग नहीं कर सकती थी, इसलिए यदि वैज्ञानिकों ने यह सोचकर कुछ वर्गों का मिलान करने का प्रयास किया कि वे मातृ गुणसूत्र के साथ काम कर रहे हैं, उदाहरण के लिए, वे उन क्षेत्रों में भाग सकते हैं जहां वे मिलान करने में विफल रहे। क्योंकि वे वास्तव में पैतृक गुणसूत्र के साथ काम कर रहे थे। “यह एक ही बॉक्स में दो पहेलियाँ रखने के समान है,” फिलिपी कहते हैं। “आपको यह पता लगाना होगा कि मतभेद क्या हैं और दोनों को फिर से संगठित करना है।”

इस नए अनुक्रम के लिए, वैज्ञानिकों ने एक निषेचन त्रुटि का लाभ उठाया जिसमें परिणामी भ्रूण में केवल पैतृक गुणसूत्र होते हैं। परिणामी वृद्धि को हटा दिया गया और 2000 के दशक की शुरुआत में प्रयोगशाला में एक सेल लाइन के रूप में कायम रही जो असामान्य गुणसूत्र सामग्री के बावजूद व्यवहार्य बनी रही। इससे टीमों के लिए जीनोम को इकट्ठा करना आसान हो गया क्योंकि वे अनिवार्य रूप से हल करने के लिए केवल एक आनुवंशिक पहेली के साथ काम कर रहे थे।

अंततः, हालांकि, शोधकर्ताओं को मातृ और पितृ दोनों गुणसूत्रों के पूर्ण अनुक्रमों के साथ एक अधिक पूर्ण मानव जीनोम की आवश्यकता होगी। वह जल्द ही आ रहा है। फिलिपी और अन्य स्वयंसेवकों और उनकी माता और पिता के डीएनए नमूनों की तिकड़ी के साथ काम कर रहे हैं ताकि वैज्ञानिक मातृ डीएनए को पैतृक अनुक्रमों से अलग कर सकें और अनिवार्य रूप से दो जीनोम को अलग से इकट्ठा कर सकें। टीमों को तथाकथित द्विगुणित मानव जीनोम अनुक्रम वर्ष के अंत तक पूरा होने की उम्मीद है।

पहले से ही, जॉन्स हॉपकिन्स में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर और एक पेपर पर सह-लेखक विंस्टन टिम्प कहते हैं, “नई जीनोम असेंबली लाभांश का भुगतान कर रही है क्योंकि यह यह समझने के लिए एक अधिक सटीक नक्शा प्रदान करती है कि हमारे पास पहले से क्या डेटा था। ” इसमें नए प्रकार खोजना शामिल है जो स्वस्थ लोगों को बीमारी से प्रभावित लोगों से अलग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, साथ ही ऐसे वेरिएंट जो लोगों को कुछ बीमारियों के विकास के उच्च जोखिम में डाल सकते हैं।

जॉन्स हॉपकिन्स में जीव विज्ञान के सहायक प्रोफेसर और एक अन्य सह-लेखक राजीव मैककॉय कहते हैं, “हमने लाखों आनुवंशिक रूपों की खोज की है जो पहले उन हजारों व्यक्तियों के नमूनों में ज्ञात नहीं थे जिनके जीनोम पहले ही अनुक्रमित किए जा चुके हैं।” “हमें बीमारी के साथ उनके संबंधों के बारे में अधिक जानने के लिए भविष्य के काम तक इंतजार करना होगा, लेकिन अब काम का एक बड़ा ध्यान नए अनुवांशिक विविधताओं की खोज करने की कोशिश पर होगा जो पहले अप्रभावित थे।”

यहां तक ​​​​कि मानव जीनोम के अधिक पूर्ण संस्करण के साथ, वैज्ञानिक संभवतः पुराने संस्करण को बदलने के लिए संघर्ष नहीं करेंगे, इसके अंतराल और त्रुटियों के बावजूद। ऐसा इसलिए है क्योंकि मानव आनुवंशिकी पर दशकों के काम ने उस पुराने संस्करण को नए की तुलना में कहीं अधिक एनोटेट किया है – पुस्तक की आपकी पसंदीदा प्रति के बीच के अंतर के समान, आपके हस्तलिखित नोट्स और हाशिये में हाइलाइटिंग के साथ, और किताबों की दुकान से एक नई प्रति . “एक जीनोम केवल उतना ही अच्छा है जितना कि उसका एनोटेशन,” ईचलर कहते हैं। “सभी नैदानिक ​​और अनुसंधान प्रयोगशालाओं ने पुराने, अंतराल से भरे जीनोम के आधार पर दशकों के डेटा का निर्माण किया है। किसी भी व्यक्तिगत लैब के लिए उस सारे काम को फिर से करना भयावह होगा। ” वह भविष्यवाणी करता है कि कई प्रयोगशालाएं धीरे-धीरे नए जीनोम के साथ काम करने के लिए स्विच कर लेंगी, पहले परीक्षण में छोटे डेटासेट की तुलना करके देखें कि वे नए जीनोम से कितनी समृद्ध और अधिक व्यापक जानकारी उत्पन्न करते हैं। मूल मानव जीनोम की तरह, किसी भी वैज्ञानिक के उपयोग के लिए नए को भी सार्वजनिक डेटाबेस पर पोस्ट किया जाता है। “अभी के लिए, दोनों जीनोमों को रखा जाएगा, इसलिए कोई प्रतिस्थापन नहीं होगा,” वे कहते हैं।

आने वाले वर्षों में, शोधकर्ता नए उपचारों के लिए सर्वोत्तम लक्ष्यों की पहचान करने और मानव विकास और विकास की समझ में सुधार करने में वैज्ञानिकों की मदद करने के लिए, मातृ और पैतृक डीएनए दोनों का उपयोग करके, पूर्ण जीनोम का अधिक उत्पादन करना शुरू कर देंगे। उनके पास जितने अधिक जीनोम होंगे, उतने ही अधिक महत्वपूर्ण पैटर्न सामने आएंगे जिससे मानव रोग की नई समझ और उनके लिए नए उपचार हो सकते हैं। अंततः, लक्ष्य यह है कि प्रत्येक व्यक्ति अपने मेडिकल रिकॉर्ड के हिस्से के रूप में अपना पूरा जीनोम अनुक्रमित करने में सक्षम होगा, जो डॉक्टरों को उन अनुक्रमों की तुलना संदर्भों से करने और यह निर्धारित करने की अनुमति देगा कि कौन सी विविधताएं विशिष्ट बीमारियों में योगदान दे सकती हैं।

“यह दुनिया को एक संपूर्ण अतिरिक्त गुणसूत्र के साथ प्रस्तुत कर रहा है जिसे हमने पहले कभी नहीं देखा है,” करेन मिगा, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांताक्रूज में जैव-आणविक इंजीनियर में सहायक प्रोफेसर और एक पेपर के वरिष्ठ लेखक कहते हैं। “हमारे पास नए परिदृश्य, नए अनुक्रम और नई खोजों का अवसर और वादा है।”

जीनोमिक और चिकित्सा समुदाय में उत्साह स्पष्ट है। इचलर ने एक ब्रीफिंग के दौरान कहा, “हालेलुजाह, हमने आखिरकार एक मानव जीनोम को खत्म कर दिया, लेकिन सबसे अच्छा आना बाकी है।” “किसी को भी इसे अंत के रूप में नहीं देखना चाहिए, लेकिन न केवल जीनोमिक अनुसंधान में बल्कि नैदानिक ​​​​चिकित्सा में भी परिवर्तन की शुरुआत।”

TIME . की और अवश्य पढ़ें कहानियाँ


संपर्क करें लेटर्स@time.com पर।

Leave a Comment