Ученые о данных секвенирования: Мы тонем в данных, но жаждем знаний
Доступность геномных данных произвела революцию в современной биологии и молекулярной медицине. Однако с падением стоимости секвенирования генома на несколько порядков (до 200 евро для бактериального генома) количество видов с расшифрованными полными геномами резко возросло. С другой стороны, информация не равна знанию, утверждают исследователи из Университета Южной Дании.
Хотя геномная информация становится доступной всё быстрее, знания о том, как микроорганизмы взаимодействуют с окружающей средой, заражают хозяев и меняют свою молекулярную программу в зависимости от условий, по-прежнему в значительной степени нельзя вывести из одних только геномных данных. Это ставит под вопрос ценность секвенирования новых видов.
Ученые проанализировали геномы бактерий, секвенированные за последние 20 лет, чтобы ответить на простой вопрос: можно ли отличить патогенные бактерии от непатогенных, основываясь только на содержании их ДНК?
Нет ценных знаний об опасных бактериях
Оказалось, что во многих случаях это невозможно. Если эти данные не позволяют сделать даже такое простое, но крайне важное различие, то зачем собирать их ещё больше, задаются вопросом доцент Ян Баумбах и его докторант Эудес Барбоза.
На сегодня секвенировано почти 3000 видов бактерий. Ещё 24 000 проектов по секвенированию находятся в работе, и планируется множество других.
Их исследование показывает, что наука не может рассчитывать на получение полезной информации о патогенности бактерий из секвенирования ДНК. «Стоит ли продолжать секвенировать ДНК бактерий в таких масштабах? Возможно, часть усилий и ресурсов можно было бы потратить лучше», — говорят ученые.
Белки дают более ценные знания, чем ДНК
Вместе с коллегами из Института информатики Макса Планка (Германия) и Федерального университета Минас-Жерайс (Бразилия) исследователи провели углубленный анализ 240 полных геномных последовательностей актинобактерий. В среднем их геномы содержат около трех миллионов пар оснований и пяти тысяч генов.
С 1995 года (первый секвенированный геном вируса гриппа) ученые расшифровали несколько тысяч видов и около 50 миллионов генов. Всего известно около десяти тысяч видов бактерий и архей, но, по оценкам, их существует гораздо больше — свыше 100 миллионов.
Исследователи подчеркивают, что они не выступают против секвенирования ДНК как научного инструмента в целом. Следует просто осознавать его ограниченную ценность в отношении важных последующих вопросов, таких как патогенность, вирулентность и заразность.
«Мы тонем в данных, но жаждем знаний», — говорит Ян Баумбах.
Современные технологии секвенирования (секвенирование нового поколения) также используются для изучения экспрессии генов — путем секвенирования мРНК. Это позволяет измерить активность генов в определенных условиях (например, после заражения), а не просто их наличие, что оказывается малоинформативным, по крайней мере, в отношении инфекционности бактерий.
«Такие данные, как ожидается, несут больше информации, чем одна лишь последовательность ДНК, и их можно использовать для изучения взаимодействия генов, поскольку они действуют не изолированно, а в оркестре», — объясняет руководитель группы биоинформатики.
Важные аспекты, касающиеся болезнетворных бактерий, заключаются в активности их генов, а не в последовательности ДНК.
«Это как авиакатастрофа. Цвет самолета не имеет значения. Важно распутать параллельную последовательность событий, которые привели к аварии», — говорит Эудес Барбоза.