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1.000 Genome
Als Beweis für den stetigen Rückgang der Sequenzierungskosten ist heute die Nationales Institut für Humangenomforschung (NHGRI) kündigte eine massive internationale Zusammenarbeit an, um die Genome von 1.000 Menschen aus der ganzen Welt zu sequenzieren.
Das 1000-Genome-Projekt wird das menschliche Genom mit einer Detailtiefe untersuchen, die noch niemand zuvor gemacht hat, sagte Richard Durbin, Ph.D. vom Wellcome Trust Sanger Institute, der Co-Vorsitzender des Konsortiums ist. Noch vor zwei Jahren wäre ein solches Projekt undenkbar gewesen. Heute ist es dank erstaunlicher Fortschritte in der Sequenzierungstechnologie, Bioinformatik und Populationsgenomik in Reichweite. Wir schreiten daher voran, um ein Instrument zu entwickeln, das die Bemühungen, mehr genetische Faktoren zu finden, die an der menschlichen Gesundheit und Krankheit beteiligt sind, erheblich erweitern und weiter beschleunigen wird.
Die Ergebnisse sollten der jüngsten Welle von Studien, die spezifische genetische Risikofaktoren für allgemeine Gesundheitsprobleme wie Diabetes, Herzkrankheiten, Lupus und andere identifizierten, zusätzliche Kraft verleihen. (Siehe Gene für mehrere häufige Krankheiten gefunden.)
Laut NHGRI-Direktor Francis Collins,
Dieses neue Projekt wird die Sensibilität der Bemühungen zur Entdeckung von Krankheiten im gesamten Genom um das Fünffache und innerhalb der Genregionen um mindestens das Zehnfache erhöhen. Unsere bestehenden Datenbanken leisten eine recht gute Arbeit bei der Katalogisierung von Variationen, die in mindestens 10 Prozent einer Bevölkerung gefunden wurden. Durch die Nutzung der Leistungsfähigkeit neuer Sequenzierungstechnologien und neuartiger Computermethoden hoffen wir, biomedizinischen Forschern eine genomweite Karte der Variation bis auf das 1-Prozent-Niveau an die Hand zu geben. Dies wird die Art und Weise verändern, wie wir Studien zu genetischen Erkrankungen durchführen.
Wie bei früheren internationalen Sequenzierungsprojekten werden die Daten in kostenlosen öffentlichen Datenbanken zur Analyse zur Verfügung gestellt. Sobald Wissenschaftler einen Teil des Genoms identifiziert haben, der mit einer bestimmten Krankheit in Verbindung steht, können sie diesen Bereich des Genoms in der Datenbank nachschlagen, um eine Liste von Genvarianten in dieser Region zu finden.
Das Projekt wird eine enorme technologische Leistung sein; Bisher wurden nur drei menschliche Genome sequenziert.
Von NHGRI:
Das Projekt hängt von der groß angelegten Implementierung mehrerer neuer Sequenzierungsplattformen ab. Bei Verwendung von Standard-DNA-Sequenzierungstechnologien würde der Aufwand wahrscheinlich mehr als 500 Millionen US-Dollar kosten. Die Leiter des 1000-Genome-Projekts erwarten jedoch, dass die Kosten aufgrund der bahnbrechenden Bemühungen des Projekts, neue Sequenzierungstechnologien auf die effizienteste und kostengünstigste Weise einzusetzen, weitaus niedriger liegen – in der Größenordnung von 30 bis 50 Millionen US-Dollar.
In der ersten Phase des 1000-Genome-Projekts, die etwa ein Jahr dauert, werden die Forscher drei Pilotprojekte durchführen. Die Ergebnisse der Pilotprojekte werden verwendet, um zu entscheiden, wie die detaillierte Karte der menschlichen genetischen Variation des Projekts am effizientesten und kostengünstigsten erstellt werden kann.
Das erste Pilotprojekt umfasst die Sequenzierung der Genome von zwei Kernfamilien (beide Eltern und ein erwachsenes Kind) mit einer tiefen Abdeckung, die durchschnittlich 20 Durchläufe jedes Genoms umfasst. Dadurch wird ein umfassender Datensatz von sechs Personen bereitgestellt, der dem Projekt helfen wird, herauszufinden, wie mit den neuen Sequenzierungsplattformen Varianten identifiziert werden können, und als Vergleichsbasis für andere Teile der Bemühungen dienen.
Das zweite Pilotprojekt umfasst die Sequenzierung der Genome von 180 Personen bei geringer Abdeckung, die durchschnittlich zwei Durchläufe jedes Genoms umfasst. Damit wird die Fähigkeit getestet, Daten mit geringer Abdeckung von neuen Sequenzierungsplattformen zu verwenden, um Sequenzvarianten zu identifizieren und sie in ihren genomischen Kontext einzuordnen.
Das dritte Pilotprojekt umfasst die Sequenzierung der kodierenden Regionen, sogenannten Exons, von etwa 1.000 Genen bei etwa 1.000 Personen. Dabei soll untersucht werden, wie man am besten einen noch detaillierteren Katalog in den etwa 2 Prozent des Genoms erhält, das aus proteinkodierenden Genen besteht.
Während seiner zweijährigen Produktionsphase wird das 1000-Genome-Projekt Sequenzdaten mit einer durchschnittlichen Rate von etwa 8,2 Milliarden Basen pro Tag liefern, was mehr als zwei menschlichen Genomen alle 24 Stunden entspricht. Das Datenvolumen – und die Interpretation dieser Daten – wird für führende Experten in den Bereichen Bioinformatik und statistische Genetik eine große Herausforderung darstellen.
Die 1.000 Freiwilligen werden aus den Teilnehmern des HapMap-Projekts ausgewählt, einer Karte der gemeinsamen genetischen Variation (siehe Eine neue Karte für die Gesundheit) und umfassen:
Yoruba in Ibadan, Nigeria; Japanisch in Tokio; Chinesisch in Peking; Einwohner von Utah mit Vorfahren aus Nord- und Westeuropa; Luhya in Webuye, Kenia; Massai in Kinyawa, Kenia; Toscani in Italien; Gujarati-Indianer in Houston; Chinesisch im Großraum Denver; Menschen mexikanischer Abstammung in Los Angeles; und Menschen afrikanischer Abstammung im Südwesten der Vereinigten Staaten.