"Це досягнення відкриває нову еру в геномних дослідженнях. Повна розшифровка всієї хромосоми цілком або всього генома повністю дозволяє нам зрозуміти, як він працює і як можна використовувати ці знання в медичних цілях", - прокоментував відкриття один з його авторів, директор Національного інституту вивчення людського генома (NHGRI) Ерік Грін.
Значну частину генома людини, яка складається з шести мільярдів генетичних "букв"-нуклеотидів, вчені повністю розшифрували в 2003 році в рамках ініціативи Human Genome Project. В результаті вчені отримали першу можливість детально вивчити те, як був влаштований людський геном і всі 46 його хромосом.
Однак цей набір далеко не повний. У реальному геномі людини є безліч повторюваних ділянок, точну довжину, структуру і роль яких вчені не змогли встановити. Яскравий приклад цього - так звані теломери, що повторюють кінцеві ділянки хромосом, які не управляють виробництвом білків, але відіграють критично важливу роль в розмноженні клітин і керують процесом їх старіння.
"Уявіть собі, що ви збираєте якийсь пазл. Якщо він розбитий на безліч дрібних частин, його буде неймовірно складно зібрати, особливо якщо у деяких його шматочках, наприклад, на фрагментах з чистим небом, не буде ніяких унікальних розпізнавальних рис. Раніше ми просто не могли зібрати ці частини геномного пазла", - розповів ще один автор дослідження, молекулярний біолог з NHGRI Адам Філліппі.
Він і його колеги вирішили це завдання за допомогою нових технологій секвенування ДНК, які засновані на використанні нанопор, а також спеціальної лінії клітин, яку витягли з так званого міхура занесення. Він являє собою дефектний ембріон, який формується в результаті запліднення яйцеклітини без хромосом.
Отримавши подібні клітини, Філліппі і його команда витягнули з них фрагменти ДНК і зосередили свої зусилля на пошуку особливо довгих ділянок, які пов'язані з жіночою Х-хромосомою. Біологи обрали її для дослідів, тому що мутації в ній пов'язані з безліччю генетичних хвороб, в тому числі м'язовою дистрофією, гемофілією та синдромом ламкої Х-хромосоми.
Загалом вчені рахували кожен її нуклеотид більш ніж 70 раз, використовуючи як цей підхід, так і інші методи розшифровки ДНК. У підсумку вони досягли точності читання 99,995% і створили першу віртуальну копію Х-хромосоми, в якій немає жодного пропуску або ділянки неясної довжини.
Зокрема, біологи вперше повністю "прочитали" те, як влаштовані теломери і центромери - повторювані набори нуклеотидів в центральній частині хромосоми, в тій точці, де нитки ДНК перетинаються і утворюють букву Х. Їх вивчення, як сподіваються дослідники, допоможе дізнатися природу розвитку багатьох генетичних захворювань.
Успішне складання повного "портрета" Х-хромосоми, як зазначають Філліппі та його колеги, відкриває дорогу для підготовки першого повноцінного генома людини. Це завдання, як очікують дослідники, можна буде вирішити вже до кінця 2020 року.