Wetenschappers hebben een meer divers menselijk genoom onthuld

Meer dan 20 jaar nadat wetenschappers voor het eerst een concept van de menselijke genoomsequentie hebben vrijgegeven, is het langverwachte boek des levens herschreven.

Een nauwkeurigere en uitgebreidere versie van de genetische code werd woensdag gepubliceerd, een belangrijke stap in de richting van een dieper begrip van de menselijke biologie en gepersonaliseerde geneeskunde voor mensen met een breed scala aan raciale en etnische achtergronden.

In tegenstelling tot de vorige referentie – die grotendeels gebaseerd was op het DNA van een man van gemengd ras uit Buffalo, met inbreng van enkele tientallen andere individuen, meestal van Europese afkomst – bevat het nieuwe “pangenoom” bijna volledige genetische sequenties van 47 mannen en vrouwen van verschillende afkomst, waaronder Afro-Amerikaans, Caribisch, Oost-Aziatisch, West-Afrikaans en Zuid-Amerikaans.

De geregenereerde genoomkaart is een cruciaal hulpmiddel voor wetenschappers en clinici die genetische variaties in verband met ziekte willen identificeren. Het belooft ook behandelingen te bieden die alle mensen ten goede kunnen komen, ongeacht ras, etniciteit of etniciteit, aldus de onderzoekers.

“Het is al heel lang nodig – en ze hebben het heel goed gedaan”, zegt Ewan Birney, een geneticus en adjunct-directeur-generaal van het European Molecular Biology Laboratory, die niet bij de inspanning betrokken was. “Dit zal ons genuanceerde begrip van diversiteit verbeteren, en dan zal dit onderzoek nieuwe kansen voor klinische toepassingen openen.”

Aangedreven door de nieuwste DNA-sequencingtechnologie, brengt pangenome alle 47 unieke genomen samen in één enkele bron, waardoor het meest gedetailleerde beeld tot nu toe wordt verkregen van de code die onze cellen aandrijft. De hiaten in de vorige referentie zijn nu ingevuld, met ongeveer 120 miljoen eerder ontbrekende DNA-letters die zijn toegevoegd aan de code van drie miljard tekens.

Voorbij is het idee van een totemische DNA-streng die zich zes voet uitstrekt wanneer deze opgerold en in een rechte lijn wordt uitgerekt. Nu is de opnieuw opgestarte referentie als een doolhof van maïs, met alternatieve paden en zijpaden waardoor wetenschappers een breder scala aan genetische diversiteit kunnen verkennen die bij mensen over de hele wereld wordt gevonden.

Dr. Eric Green, directeur van het National Human Genome Research Institute, de overheidsinstantie die het werk financierde, vergelijkt deze scheuren met een nieuw soort carrosseriehandleiding voor autoreparatiewerkplaatsen. Waar voorheen elke monteur een ontwerpspecificatie had voor slechts één type auto, is er nu een masterplan voor verschillende merken en modellen.

“We gingen van een echt coole blauwdruk Chevy naar het hebben van de blauwdrukken voor 47 representatieve auto’s van elk van de 47 verschillende fabrikanten,” zei hij.

Uitzoeken wat te doen met het Kelly Blue Book of Genomics zal een steile leercurve met zich meebrengen. Er zijn nieuwe analysetools nodig. Coördinatiesystemen moeten opnieuw worden gedefinieerd. Een wijdverbreide acceptatie zal tijd vergen.

“Dit gebruiksvriendelijk maken door de gemeenschap is een werk dat moet worden gedaan”, zegt Heidi Rehm, chief genomics officer van het Massachusetts General Hospital in Boston, die niet bij het project betrokken was.

Maar experts zeiden dat het pangenoom na verloop van tijd een revolutie teweeg zal brengen op het gebied van genomische geneeskunde.

“We zouden er baat bij hebben als we onszelf als soort veel beter zouden begrijpen”, zegt Evan Eichler, een genomics-wetenschapper aan de Universiteit van Washington. Dr. Eichler was een van de meer dan 100 wetenschappers en bio-ethici Beschrijving van de nieuwe pangenome-referentie in het tijdschrift Natuur.

Projectingenieurs blijven meer populaties toevoegen, met als doel ten minste 350 genomen van hoge kwaliteit op te nemen die het grootste deel van de wereldwijde menselijke diversiteit omvatten.

“We willen alle takken van de menselijke boom vertegenwoordigen”, zegt Ira Hall, een geneticus die het Yale Center for Genomic Health leidt.

Sommige van de nieuwe genomen zullen afkomstig zijn van New Yorkers die eerder deelnamen aan een onderzoeksprogramma bij het Mount Sinai Health System. Als hun ruwe DNA-gegevens bepaalde ondervertegenwoordigde genetische achtergronden zouden weerspiegelen, zouden die individuen worden uitgenodigd om deel te nemen aan het pangenome-project.

Het is mogelijk dat sommige hiaten in de openbaar beschikbare referentie niet worden opgevuld, ondanks het ontwerp.

Eerdere pogingen om de menselijke genetische diversiteit vast te leggen, hebben vaak sequentiegegevens van gemarginaliseerde populaties geëxtraheerd zonder rekening te houden met hun behoeften en voorkeuren. Voortbouwend op die ethische misstappen, werken pangenome-curatoren nu samen met inheemse groepen om formeel beleid rond gegevenseigendom te ontwikkelen.

“We worstelen nog steeds met de kwestie van inheemse en tribale soevereiniteit”, zegt Barbara Koenig, een bio-ethicus aan de Universiteit van Californië, San Francisco, die bij het project betrokken was.

In Australië voegen onderzoekers DNA-sequenties van verschillende inheemse volkeren samen in een vergelijkbare opslagplaats die zal worden geïntegreerd met een open-source pangenoom, maar dan achter een betaalmuur zal worden bewaard. Volgens Hardip Patel van het Australian National Centre for Indigenous Genomics in Canberra zijn de wetenschappers van plan om de leiders van de gemeenschap te raadplegen over het al dan niet beschikbaar stellen van de gegevens op verzoek.

Sommige inheemse pleitbezorgers willen dat het pangenome-project nog verder gaat. Keolu Fox, een genomics-wetenschapper aan de Universiteit van Californië, San Diego, die een inheemse Hawaïaan is, heeft voorgesteld de volgende generatie inheemse wetenschappers op te leiden om meer zeggenschap te hebben over genomische gegevens.

“Het wordt tijd dat we eindelijk de macht en controle decentraliseren en herverdelen onder de gemeenschappen zelf”, zei Dr. Fox.