Milepæl: Første komplette kortlægning afslører ukendt del af menneskets genom

For 21 år siden var det et ægte videnskabeligt gennembrud, da forskere efter mange års arbejde for første gang kunne præsentere den første kortlægning af menneskets arvemasse i The Humane Genome Project.

Gennembruddet har siden ført til det ene vigtige studie efter det andet blandt andet om menneskets oprindelse og sygdomme. Men kortlægningen blev aldrig helt fuldendt: Otte procent af genomet manglede.

Først nu bliver puslespillet lagt færdigt. Over 100 forskere i et internationalt konsortium præsenterer i det seneste nummer af det videnskabelige tidsskrift Science den endelige, komplette kortlægning af det menneskelige genom.

Kortlægningen, som for første gang dækker de otte procent af genomet, der hidtil aldrig har været beskrevet, er udkommet i hele seks videnskabelige artikler.

»Nu har de stort set lukket alle huller,« siger Karsten Kristiansen, der er professor og genforsker på Københavns Universitet.

»Det er en fantastisk hjælp, at vi nu har et komplet referencegenom, som vi kan sammenligne med, og hvor vi kan finde områder i DNA’et, som vi hidtil ikke har vidst noget om,« tilføjer professoren om den nye kortlægning, der er ledet af amerikanske forskere fra National Human Genome Research Institute og University of California i USA.

Adgang til ny information om mennesket

Også professor Mikkel Heide Schierup er imponeret:

»Det er overbevisende forskning, og det er ret stort, at vi nu får adgang til de sidste dele af arvemassen. Det åbner op for en masse ny information, vi nu kan udnytte,« siger Mikkel Heide Schierup, der er professor på Center for Bioinformatik på Aarhus Universitet.

Den nye kortlægning kan blandt andet give ny viden om, hvordan sygdomme opstår, forklarer han.

»Da det humane genom første gang blev kortlagt i 2001, var det et kæmpe videnskabeligt gennembrud. Men der var mange fejl og dele af genomet, som man ikke havde teknologi til at kortlægge. Den nye kortlægning er en stor forbedring,« siger Mikkel Heide Schierup.

Ukendte gener er dukket op

Dit genom består som bekendt af kemiske forbindelser kaldet DNA. Det er molekyler, der er bundet sammen som basepar i lange sekvenser som kæder.

I hver eneste celle i din krop er der komplette kopier af 3 milliader DNA-baser. Baserne kategoriseres med bogstaverne A, G, T og C i forskernes computere.

Kombinationen af de fire bogstaver bestemmer i høj grad, hvordan din krop fungerer og ser ud.

De nyfundne dele af genomet består af DNA-baser, der hidtil er blevet kategoriseret under bogstavet N.

N’et markerer, at man ikke kender basernes kemiske sammensætning og nøjagtige placering i genomet.

»Nu er alle N’er fyldt ud. Og der er dukket gener op, som vi ikke vidste, var der,« siger Mikkel Heide Schierup.

Den nye kortlægning føjer 98 gener til det humane genom og 1,5 millioner DNA-base-par.

»Nu kan vi gå tilbage i vores tidligere kortlægninger og finde sekvenser, vi ikke har kunnet placere før og så se i det nye referencegenom, hvor de skal ligge,« siger Karsten Kristiansen.

Karsten Kristiansen og Mikkel Heide Schierup har tidligere været involveret i et stort projekt, hvor forskerne kortlagte den gennemsnitlige danskers arvemasse.

\ Læs mere

Nu er danskernes arvemasse kortlagt

Kortlægning kan give ny viden om sygdomme

De hidtil ukendte dele af genomet er nogle gange blevet betegnet som junk-DNA, fordi man ikke har ment, at de har nævneværdig betydning.

Men i årenes løb er det gået op for forskerne, at nogle af de uudforskede områder højst sandsynligt har stor biologisk betydning for menneskets evolution og for udviklingen af forskellige sygdomme.

»Når noget går galt i vores arvemasse, er det ofte i de områder, hvor vores genom strukturelt er mest komplekst, og det er blandt andet de områder, der her er blevet kortlagt,« siger Mikkel Heide Schierup.

»Det gælder blandt andet mange gener, der bestemmer vores immunsystems funktion, så forståelsen af autoimmune sygdomme kan få et boost af den nye kortlægning,« fortsætter han.

Autoimmune sygdomme er eksempelvis leddegigt, psoriasis, type 1-diabetes og multipel sclerose, som er kendetegnet ved, at immunsystemet angriber kroppens egne celler og væv.

\ Læs mere

Når immunforsvaret bliver kroppens værste fjende

Et puslespil med helt ens brikker

Forskerne i konsortiet Telomere-to-Telomere (T2T) har denne gang haft held med at kortlægge den hidtil uudforskede del af genomet, fordi de har fået bedre teknologi.

Til den første kortlægning af det menneskelige genom i 2001 brugte forskerne en metode, hvor de kun kunne analysere maksimalt 1.000 DNA-basepar ad gangen.

DNA-sekvenser består af flere milliarder basepar. Så forskerne måtte analysere dem i små bidder for derefter at sætte dem sammen igen til et helt genom.

Dele af genomet anede forskerne ikke, hvor de skulle placere, fordi det består af adskillige nøjagtige kopier af lange DNA-sekvenser - som et puslespil, der består af helt ens brikker.

De lange og gentagne sekvenser udgør en stor del af det område, der nu for første gang er blevet kortlagt.

Milepælen er nået, fordi teknologien nu er så udviklet, at forskerne kan sammenstykke arvemassen ved at bestemme sekvenser af meget længere stykker DNA.

»De har baseret deres kortlægning på DNA-stykker, der er længere end 20.000 basepar. På den måde har de pludselig kunnet samle stykker af genomet, som man ikke før har kunnet. Det er et stort teknologisk fremskridt,« siger Mikkel Heide Schierup.

Celler med kun et kromosompar

Forskerne har også brugt en anden, særlig teknik: De har fået fingrene i menneskeceller, der kun indeholder ét kromosomsæt.

Normalt indeholder vores celler to sæt kromosomer - et fra moderen og et fra faderen. Men en fejl under befrugtningen kan føre til, at cellerne kun får kromosomer fra faderen og derfor ikke bliver levedygtige.

»Det er smart, at de her har brugt den slags celler, for når der kun er et kromosompar, er det meget nemmere at samle DNA’et i så lange stykker, som de har gjort her,« forklarer Karsten Kristiansen.

Forskellige folkeslag kan have forskellige genomer

Selv om den komplette kortlægning af menneskets arvemasse åbner op for nye erkendelser, har det nye referencegenom en begrænsning, påpeger Karsten Kristiansen: Det er ikke sikkert, at genomet er repræsentativt for alle verdens folk.

»Sammen med kinesiske forskere publicerede vi i 2010 et studie, hvor vi viste, at etniske grupper har store forskelle i deres genomer. Vi fandt store stykker DNA, som var forskelligt, afhængigt af etnisk oprindelse,« siger professoren og fortsætter:

»Så det vil være en fordel at lave komplette kortlægninger af flere genomer fra forskellige dele af verden. Genomet, de har kortlagt her, er en europæisk person. Vi er nødt til at sammenligne med genomer fra andre dele af verden for at få det fulde billede.«

\ Læs mere

Forskere afliver udbredt myte: Det giver ikke mening at opdele mennesker i racer

Teknologi kommer nok ikke i brug foreløbig

I øjeblikket er en lang række projekter i gang rundt omkring i verden, hvor forskere bruger genetiske data til at få ny viden om sygdomme og lave skræddersyet medicin til enkelte patienter. Det gælder for eksempel det danske Nationalt Genom Center.

I de igangværende projekter bruger forskerne data fra et referencegenom, der er kortlagt med den gamle teknologi. De bruger også den gamle teknologi, når de sekventerer nye genomer.

Selv om det nu kan lade sig gøre at kortlægge et mere komplet genom med en nyere teknologi, kommer der nok til at gå en rum tid, før det bliver en standard metode, spår Mikkel Heide Schierup.

»Det er ekstremt dyrt. Vi skal lige vente på, at teknologien falder i pris,« siger han og fortsætter:

»Nationalt Genom Center er i gang med at sekventere 60.000 danskeres arvemasse. Det er en kæmpe logistisk udfordring, hvis de skal til at bruge et nyt referencegenom og en ny teknologi til at sekventere længere DNA-sekvenser.«

»Det tager adskillige år at ændre det. Men på et tidspunkt skal der sadles om. Vi skal finde ud af, hvordan vi udnytter det nye referencegenom, og den nye teknologi,« afslutter Mikkel Heide Schierup.

Forskerne ved endnu ikke, hvilke funktioner de nyfundne gener og områder i DNA'et har.

\ Læs mere

Genom-redigering: Åbner vi for eugenik ad bagvejen?

\ Læs mere

Danskere identificerer stor uudforsket del af menneskets genom