1.3 Сиквенс генома человека

Первичная структура молекулы ДНК генома человека анализируется с помощью секвенирования, т.е. методов, позволяющих определить точное взаиморасположение пар нуклеотидов в спирали ДНК. Поражают темпы работ по секвенированию генома человека. Еще в 1995 г. стоимость одного шага (определение положения одной пары оснований в цепочке ДНК) оценивали в 1$ и, соответственно, всю программу 3 триллиона долларов, то уже в 1998 г., благодаря техническим усовершенствованиям, цена шага составила 50 центов, а к началу 2000 года, благодаря широкой автоматизации и микрокапиллярной технологии, она снизилась до 25 центов! В США и Великобритании были разработаны и внедрены гигантские автоматические фабрики по секвенированию генома — геномотроны, обладающие скоростью секвенирования несколько миллионов нуклеотидов в неделю. В настоящее время по некоторым данным в мире секвенируется до 10 млн. п.о. в день. Уже в конце 1999 г. высказывались предположения, что черновой вариант всего генома человека появится в 2000 году! Действительно, интенсивность секвенирования особенно возросла после 1998 г., когда началась беспрецедентная гонка между 1 100 учеными Мирового Сообщества проекта «Геном Человека» и частной акционерной фирмой Celera Genomics (США), завершившаяся официальным заявлением о получении «чернового» варианта генома человека весной 2000 года.

Помимо человека, в настоящее время полностью секвенированы геномы еще 600 видов организмов, в т.ч. бактерий, дрожжей, аскариды и дрозофилы. На подходе находится сиквенс генома лабораторной мыши.

Естественно, впечатляют и конкретные результаты столь стремительного прогресса. Так, если к маю 1999 г. было просеквенировано около 300×10⁶ п. о, т.е. только 10% генома, то 17 ноября 1999 г. президент Билл Клинтон, правительство и научная общественность США торжественно отметили полный сиквенс первого миллиарда нуклеотидов, т.е. 1/3 всего генома человека! Тогда же появилось сообщение и о полном секвенировнии хромосомы 22 — первой хромосомы человека, для которой была установлена точная последовательность ДНК длиной 33,4 Мб! Так, была написана и представлена на суд мировой общественности первая Глава Главной Книги Следующего Тысячелетия! Основная заслуга в этом принадлежит ученым Сэнджеровского Центра (Кембридж, Великобритания), а так же ученым США, Канады, Швеции, Новой Зеландии, Австралии и других стран. Всего на 22-й хромосоме (кстати, одной из самых маленьких хромосом в кариотипе человека) было просеквенировано 33.4 миллиона п.н. и выявлено 545 генов размерами от 1000 до 583 000 п.о.

В апреле 2000 года была расшифрована структура — хромосомы 21 длиной 33,5 Мб. В отличие от хромосомы 22, трисомия которой не совместима с жизнью после рождения, трисомия 21-й хромосомы является причиной наиболее частой хромосомной болезни — болезни Дауна. Отчасти эти различия, как оказалось, связаны с тем, что число генов на хромосоме 21 равно 225, то есть более чем вдвое меньше, чем на хромосоме 22.

Наличие данных о числе генов в двух разных хромосомах, на долю которых приходится 2% ДНК генома, позволило рассчитать общее число генов в кариотипе человека равным 40 000.

В начале мая было официально объявлено и о завершении «чернового» варианта генома человека и Международной программой Геном Человека. Хронологически первой в этой сенсации значится частная фирма Celera Genomics, сделавшая такое заявление еще в апреле 2000 на конференции HUGO (Human Genome Organization).

Между тем, реальная картина секвенирования генома человека не выглядит столь безоблачной. К июню 2000 года только 20% генома человека секвенировано более 10 раз, т.е. с вероятностью ошибки менее 1× 10⁶ п.о.; 70% генома человека просеквенировано менее 10 раз, а 10% генома (по различным причинам, главным образом, из-за трудностей клонирования в бактериях) еще вообще не секвенированы. Предполагается, что работа по секвенированию будет завершена к концу 2000 года и, во всяком случае, ранее 2003 года, т.е. до 50-ти летнего юбилея глобального открытия Двойной Спирали ДНК Уотсона–Крика!