Wie wurde das menschliche Genom sequenziert?

Das menschliche Genom wurde von zwei verschiedenen Gruppen auf zwei verschiedene Arten sequenziert. Das vom US-Energieministerium unterstützte Human Genome Project (HGP) im Wert von 3 Milliarden US-Dollar (USD) nutzte eine Technik namens „Hierarchical Shotgun Sequencing“, bei der das menschliche Genom in Stücke mit jeweils 150,000 Basenpaaren zerlegt wurde. Diese Stücke wurden dann in Bakterien gelegt, wo die DNA-Replikationsmaschinerie der Bakterien viele Kopien der Probe anfertigt, um die Sequenzierung zu erleichtern. Diese Konstrukte werden bakterielle künstliche Chromosomen genannt. Das 1990 gegründete Projekt dauerte 13 Jahre und endete im April 2003. Im April 2000 lag ein „Rohentwurf“ des menschlichen Genoms vor.

Eine andere Gruppe, Celera Genomics, verwendete einen relativ neuartigen Ansatz namens Whole Genome Shotgun Sequencing, um das menschliche Genom in viel kürzerer Zeit und zu weitaus geringeren Kosten (300 Millionen US-Dollar) zu sequenzieren als das vom Bund finanzierte HGP. Diese Gruppe begann 1998 und endete 2001. Bei der Whole Shotgun-Sequenzierung werden mehrere Kopien des Genoms zufällig in kleinere Teile zerlegt, diese Teile sequenziert und dann bestimmt, welche Teile mit welchen verbunden sind, indem man sieht, wo sich die Codons überlappen. Supercomputing- und Sequenzierungsalgorithmen trugen unschätzbar zum Celera-Ansatz bei und machten ihn machbar. Vor Celeras Arbeit betrug das größte Genom, das durch den gesamten Shotgun-Ansatz sequenziert wurde, etwa 13 Millionen Basenpaare, weit weniger als die drei Milliarden Basenpaare des menschlichen Genoms. Es ist wichtig anzumerken, dass das Celera-Projekt nicht bei Null begann, wie es das HGP tat; es konnte auf vorhandene Informationen zugreifen, die zuvor auf der GenBank veröffentlicht wurden, einer Sammlung von genetischen Sequenzen und Daten, die allen zur Verfügung stehen.

Obwohl das menschliche Genom drei Milliarden Basenpaare enthält, kodieren nur 3 Prozent für Proteine ​​(die anderen 97 Prozent sind Junk-DNA), wodurch insgesamt etwa 25,000 Gene entstehen. Dies ist wenig im Vergleich zu Schätzungen von 40,000 bis 2,000,000 Genen, die vor Abschluss des Projekts herumgeworfen wurden. Die Endlichkeit des menschlichen genetischen Codes macht es möglich, dass Forscher eines Tages menschliche Gene vollständig verstehen und sogar manipulieren können.

Die Arbeit an der Analyse der Arbeit, die aus dem HGP hervorgegangen ist, wird fortgesetzt. Die neueste Initiative besteht darin, einen Weg zu finden, ein menschliches Genom für weniger als 1,000 US-Dollar zu sequenzieren, was die Technologie für eine breitere Anwendung ermöglichen würde. Eine einzelne Sequenzierung könnte viele wichtige genetische Merkmale der Person bestimmen, einschließlich Ihrer Wahrscheinlichkeit, bestimmte Krankheiten zu entwickeln. Craig Venter, ehemaliger Leiter des Celera-Projekts, hat sein Genom vollständig sequenzieren lassen und mit verschiedenen Medien über die Ergebnisse und deren Auswirkungen gesprochen.