Ein vielfältigeres menschliches Genom: Das „Pangenom“

Von Dennis Thompson HealthDay Reporter

(Gesundheitstag)

MITTWOCH, 10. Mai 2023 (HealthDay News) – Letztes Jahr sorgten Genforscher für Aufsehen, als sie die Fertigstellung der ersten vollständigen Sequenz des menschlichen Genoms ankündigten.

Diese Bemühungen wurden nun ausgeweitet, und Forscher nutzten diesen Erfolg als Sprungbrett, um eine umfassende und anspruchsvolle Sammlung von Genomsequenzen zu erstellen, die die menschliche Vielfalt genauer erfasst.

Das neue „Pangenom“ umfasst die Genomsequenzen von 47 verschiedenen Menschen, heißt es in einem am 10. Mai in der Zeitschrift veröffentlichten Bericht Natur.

Da jeder einen gepaarten Chromosomensatz trägt, enthält die Referenz dem Bericht zufolge Daten von 94 verschiedenen Genomsequenzen.

Forscher des internationalen Human Pangenome Reference Consortium wollen die Teilnehmerzahl bis Mitte 2024 auf 350 erhöhen und damit den Inhalt des Pangenoms auf 700 verschiedene Genomsequenzen erweitern.

Ein Genom ist der Satz von DNA-Anweisungen, die jedem Lebewesen helfen, sich zu entwickeln und zu funktionieren, erklärten die Forscher in Hintergrundnotizen.

Die Genome zwischen zwei Menschen sind im Durchschnitt zu mehr als 99 % identisch, aber die kleinen Unterschiede tragen zur Einzigartigkeit jedes Menschen bei. Dazu gehören ihre Anfälligkeit für Krankheiten und ihr Ansprechen auf medizinische Behandlungen.

Um diese genomischen Unterschiede zu verstehen, erstellen Wissenschaftler Referenzsequenzen des menschlichen Genoms, auf die sie als „Standard“ zurückgreifen können.

Die ursprüngliche Referenzsequenz des menschlichen Genoms ist fast 20 Jahre alt. Es wurde regelmäßig aktualisiert, da sich die Gentechnologie verbesserte und Forscher weitere Regionen des menschlichen Genoms entdeckten. Es wurde letztes Jahr dank technologischer Fortschritte fertiggestellt, die es Wissenschaftlern ermöglichten, Lücken zu schließen, die fehlende Informationen widerspiegelten.

Diese Sequenz repräsentiert jedoch nur begrenzt die Vielfalt der menschlichen Spezies, da sie aus Genomen von nur etwa 20 Menschen besteht. Tatsächlich stammt der größte Teil der Referenzsequenz nur aus der Genetik einer Person.

„Jeder hat ein einzigartiges Genom, daher kann die Verwendung einer einzigen Referenzgenomsequenz für jede Person zu Ungleichheiten bei Genomanalysen führen“, erklärte Co-Forscher Adam Phillippy, leitender Forscher in der Abteilung für Computational and Statistical Genomics am National Human Genome Research Institute Intramurales Forschungsprogramm in Bethesda, Maryland.

„Zum Beispiel funktioniert die Vorhersage einer genetischen Erkrankung möglicherweise nicht so gut für jemanden, dessen Genom sich stärker vom Referenzgenom unterscheidet“, sagte Phillippy in einer Pressemitteilung des Instituts.

Aufbauend auf diesem ersten vollständigen menschlichen Genom verwendeten die Forscher fortschrittliche Computertechniken, um die zusätzlichen Genomsequenzen abzugleichen und eine neue Referenz für das menschliche Pangenom zu erstellen.

Während die bisherige Referenzgenomsequenz einfach und linear war, repräsentiert das neue Pangenom viele verschiedene Versionen der menschlichen Genomsequenz gleichzeitig. Dies eröffnet Forschern eine größere Bandbreite an Möglichkeiten, das Pangenom bei der Analyse anderer menschlicher Genomsequenzen zu nutzen.

„Durch die Verwendung der Pangenom-Referenz können wir größere genomische Varianten, sogenannte Strukturvarianten, genauer identifizieren“, sagte Co-Forscher Mobin Asri, Doktorand an der University of California, Santa Cruz. „Wir sind in der Lage, Varianten zu finden, die mit bisherigen Methoden, die auf linearen Referenzsequenzen basieren, nicht identifiziert wurden.“

Bisher konnten Forscher die meisten Strukturvarianten, die in jedem menschlichen Genom vorkommen, nicht identifizieren, da ihnen nur eine einzige Referenzsequenz zur Verfügung stand.

„Die Referenz zum menschlichen Pangenom wird es uns ermöglichen, Zehntausende neuer Genomvarianten in Regionen des Genoms darzustellen, die bisher unzugänglich waren“, sagte Co-Forscher Wen-Wei Liao, Doktorand an der Yale University in New Haven, Connecticut. „ Mit einer Pangenom-Referenz können wir die klinische Forschung beschleunigen, indem wir unser Verständnis des Zusammenhangs zwischen Genen und Krankheitsmerkmalen verbessern.“

Das Human Pangenome Reference Consortium wird voraussichtlich über einen Zeitraum von fünf Jahren etwa 40 Millionen US-Dollar kosten, da Forscher weiterhin weitere Genomsequenzen hinzufügen und die Qualität der Pangenom-Referenz verbessern. Die Arbeit wird vom National Human Genome Research Institute (NHGRI), einem Teil der US-amerikanischen National Institutes of Health, finanziert.

„Grundlagenforscher und Kliniker, die Genomik nutzen, benötigen Zugang zu einer Referenzsequenz, die die bemerkenswerte Vielfalt der menschlichen Bevölkerung widerspiegelt. Dies wird dazu beitragen, die Referenz für alle Menschen nützlich zu machen und so dazu beitragen, die Wahrscheinlichkeit der Ausbreitung gesundheitlicher Ungleichheiten zu verringern“, sagte NHGRI-Direktor Dr. Eric Green.

Das Human Pangenome Reference Consortium informiert Sie über das neue Pangenom.

QUELLE: National Human Genome Research Institute, Pressemitteilung, 10. Mai 2023

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