Расшифровка генома человека в 20 лет: от прорыва к новым вызовам

Двадцать лет назад, объявляя о завершении секвенирования генома человека, его назвали «самой важной и удивительной картой» и сравнили с высадкой на Луну. Ожидалось, что доступ к последовательности ДНК за 20 лет революционизирует медицину. Однако потенциал этого знания реализован не полностью, и на первый план вышли новые вопросы.

Неожиданные результаты

Расшифровка генома заняла 13 лет, $2.7 млрд и усилия сотен ученых, проанализировавших более 3 миллиардов пар оснований. Оказалось, что у человека всего около 21 000 генов — примерно столько же, сколько у мыши или плодовой мушки, и в три раза меньше, чем у лука. Это показало, что сложность организма не определяется количеством генов.

Этическая ответственность

Доступ к геному породил серьезные этические вопросы, включая риски «генетической дискриминации». Частично они были решены законами, например, U.S. Genetic Information Nondiscrimination Act of 2008. Однако споры вокруг «дизайнерских детей» продолжаются. В 2018 году китайский ученый, отредактировавший гены человеческих эмбрионов с помощью CRISPR, был заключен в тюрьму, что демонстрирует осторожное отношение к таким экспериментам.

Загадка «мусорной ДНК» и болезней

Геном состоит из:

• Кодирующей части (1.7%) — гены, создающие белки.
• Некодирующей части (98.3%) — когда-то считавшейся «мусорной ДНК».

Исследования показали, что именно некодирующая часть в основном влияет на развитие многих человеческих болезней, что кардинально изменило представление о ее важности.

Роль усилителей (энхансеров)

В некодирующем геноме были обнаружены энхансеры — «переключатели», активирующие или подавляющие гены в разных тканях. Исследования, включая работу одного из авторов, Аласдера, показали, что энхансеры, мало изменившиеся за 350 миллионов лет эволюции, критически важны.

Удаление одного такого энхансера у мышей с помощью CRISPR привело к снижению потребления жира и алкоголя, а также уменьшило тревожность. В древности такое поведение способствовало выживанию, но в современном обществе может способствовать ожирению, алкоголизму и хронической тревоге. Изменения в том же энхансере у человека также связаны с различиями в потреблении алкоголя и настроении.

На перепутье

Сегодня генетика стоит на перепутье. Важность энхансеров для здоровья и болезней контрастирует с нашей неспособностью их полноценно идентифицировать и понять. Чтобы реализовать потенциал расшифрованного генома, исследования должны выйти за пределы 1.7% кодирующих белки последовательностей. Изучение «генетической темной материи», такой как энхансеры, может стать источником следующих прорывов в здравоохранении.