Проект 1000 геномов
 | Эту статью необходимо обновить . ( октябрь 2023 г. ) |
Проект «1000 геномов» ( 1KGP ), проводившийся с января 2008 по 2015 год, представлял собой международную исследовательскую попытку создать наиболее подробный каталог генетических вариаций человека на тот момент . Ученые планировали секвенировать геномы как минимум тысячи анонимных здоровых участников из ряда различных этнических групп в течение следующих трех лет, используя достижения в новых технологиях . В 2010 году проект завершил пилотную фазу, которая была подробно описана в публикации в журнале Nature . [1] было объявлено о секвенировании 1092 геномов В 2012 году в публикации Nature . [2] В 2015 году две статьи в журнале Nature сообщили о результатах, завершении проекта и возможностях для будущих исследований. [3] [4]
Было выявлено множество редких вариаций, ограниченных близкородственными группами, и проанализировано восемь классов структурных вариаций. [5]
В проекте объединились междисциплинарные исследовательские группы из институтов по всему миру, включая Китай , Италию , Японию , Кению , Нигерию , Перу , Великобританию и США, которые внесли свой вклад в набор данных последовательностей и в уточненную карту генома человека, свободно доступную через общедоступные базы данных. как для научного сообщества, так и для широкой публики. [2]
Международный ресурс образцов генома был создан для размещения и расширения набора данных после завершения проекта. [6]
Фон
[ редактировать ]После завершения проекта «Геном человека» достижения в области генетики человеческой популяции и сравнительной геномики позволили глубже понять генетическое разнообразие. [7] Понимание структурных вариаций (инсерций/делеций ( инделей ), вариаций числа копий (CNV), ретроэлементов ), однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) и естественного отбора укреплялось. [8] [9] [10] [11]
Разнообразие генетических вариаций человека, таких как инделы, были обнаружены и исследовали геномные вариации человека. [ нужна ссылка ]
Естественный отбор
[ редактировать ]Целью исследования также было предоставить доказательства, которые можно было бы использовать для изучения влияния естественного отбора на различия в популяциях. Паттерны полиморфизма ДНК можно использовать для надежного обнаружения признаков отбора и помочь идентифицировать гены, которые могут лежать в основе вариаций устойчивости к болезням или метаболизма лекарств. [12] [13] Такие открытия могут улучшить понимание фенотипических вариаций , генетических нарушений и менделевской наследственности , а также их влияния на выживание и/или воспроизводство различных человеческих популяций.
Описание проекта
[ редактировать ] | Этот раздел необходимо обновить . ( апрель 2021 г. ) |
Цели
[ редактировать ]Проект «1000 геномов» был разработан, чтобы заполнить пробел в знаниях между редкими генетическими вариантами, которые оказывают серьезное воздействие преимущественно на простые признаки (например, муковисцидоз , болезнь Хантингтона ), и распространенными генетическими вариантами, которые имеют мягкий эффект и связаны со сложными признаками (например, когнитивные функции) . диабет сердечно - , сосудистые заболевания ). [14]
Основная цель этого проекта заключалась в создании полного и подробного каталога генетических вариаций человека , который можно было бы использовать для исследований ассоциации, связывающих генетические вариации с болезнями. Консорциум стремился обнаружить >95 % вариантов (например, SNP, CNV, инделы) с частотами минорных аллелей всего 1 % по всему геному и 0,1–0,5 % в генных областях, а также оценить популяционные частоты, гаплотипы. фон и паттерны неравновесия по сцеплению вариантов аллелей. [15]
Вторичные цели включали поддержку лучшего выбора SNP и зондов для платформ генотипирования в будущих исследованиях, а также улучшение эталонной последовательности человека . Ожидалось, что завершенная база данных станет полезным инструментом для изучения регионов отбора, вариаций во многих популяциях и понимания основных процессов мутации и рекомбинации . [15]
Контур
[ редактировать ]Геном человека состоит примерно из 3 миллиардов пар оснований ДНК и, по оценкам, несет около 20 000 белки , кодирующих генов . При разработке исследования консорциуму необходимо было решить несколько важных вопросов, касающихся показателей проекта, таких как технологические проблемы, стандарты качества данных и охват последовательностей. [15]
В течение следующих трех лет, [ нужны разъяснения ] Ученые из Института Сэнгера , BGI Шэньчжэня и Национального института исследований генома человека Сети крупномасштабного секвенирования планировали секвенировать как минимум 1000 человеческих геномов. Из-за большого количества требуемых данных о последовательностях был продолжен набор дополнительных участников. [14]
Почти 10 миллиардов оснований должны были секвенироваться в день в течение двухлетнего этапа производства, что соответствует более чем двум геномам человека каждые 24 часа. Предполагаемый набор данных о последовательностях должен был включать 6 триллионов оснований ДНК, что в 60 раз больше данных о последовательностях, чем было опубликовано в базах данных ДНК на тот момент. [14]
Для определения окончательного дизайна всего проекта в течение первого года реализации проекта должны были быть проведены три пилотных исследования. Первый пилотный проект намерен генотипировать 180 человек из 3 основных географических групп при низком охвате (2×). Для второго пилотного исследования геномы двух нуклеарных семей (родителей и взрослого ребенка) будут секвенированы с глубоким охватом (20 раз на геном). Третье пилотное исследование включает секвенирование кодирующих областей ( экзонов ) 1000 генов у 1000 человек с глубоким охватом (20×). [14] [15]
Было подсчитано, что проект, вероятно, будет стоить более 500 миллионов долларов, если будут использоваться стандартные технологии секвенирования ДНК. Необходимо было применить несколько новых технологий (например, Solexa , 454 , SOLiD ), что снизило ожидаемые затраты до 30–50 миллионов долларов. Основная поддержка будет оказана Институтом Wellcome Trust Sanger в Хинкстоне, Англия; Пекинский институт геномики , Шэньчжэнь (BGI Shenzhen), Китай; и NHGRI , входящий в состав Национальных институтов здравоохранения (NIH). [14]
В соответствии с принципами Форт-Лодердейла. Архивировано 28 декабря 2013 г. на Wayback Machine , все данные о последовательностях генома (включая вызовы вариантов) находятся в свободном доступе по мере продвижения проекта и могут быть загружены через ftp с веб-страницы проекта «1000 геномов» .
Образцы генома человека
[ редактировать ]
Основываясь на общих целях проекта, образцы будут выбраны для обеспечения влияния на группы населения, в которых исследования ассоциаций проводятся распространенных заболеваний. Более того, образцы не обязательно должны содержать медицинскую информацию или информацию о фенотипе, поскольку предлагаемый каталог будет основным ресурсом по вариациям человека. [15]
Для пилотных исследований HapMap будут секвенированы образцы генома человека из коллекции . Будет полезно сосредоточиться на образцах, по которым имеются дополнительные данные (такие как последовательность ENCODE , полногеномные генотипы, последовательность фосмидного конца, анализы структурных вариаций и экспрессия генов ), чтобы иметь возможность сравнить результаты с результатами других проектов. [15]
В соответствии с обширными этическими процедурами проект «1000 геномов» будет использовать образцы от доноров-добровольцев. В исследование будут включены следующие популяции: йоруба в Ибадане (YRI), Нигерия ; Японцы в Токио (JPT); Китайцы в Пекине (CHB); Жители штата Юта , происходящие из Северной и Западной Европы (CEU); Лухья в Вебуе , Кения (LWK); Масаи в Киньяве , Кения (МКК); Тоскани в Италии (TSI); Перуанцы в Лиме , Перу (PEL); Индейцы Гуджарати в Хьюстоне (GIH); Китайцы в столичном Денвере (CHD); люди мексиканского происхождения в Лос-Анджелесе (MXL); и люди африканского происхождения на юго-западе США (ASW). [14]
* Население, собранное в диаспоре.
Встреча сообщества
[ редактировать ]Данные, полученные в рамках проекта «1000 геномов», широко используются генетическим сообществом, что делает первый проект «1000 геномов» одной из наиболее цитируемых статей в биологии. [17] Чтобы поддержать это сообщество пользователей, в июле 2012 года проект провел аналитическую встречу сообщества, на которой были освещены ключевые открытия проекта, их влияние на популяционную генетику и исследования заболеваний человека, а также резюме других крупномасштабных исследований по секвенированию. [18]
Результаты проекта
[ редактировать ]Пилотный этап
[ редактировать ]Пилотный этап состоял из трех проектов:
- полногеномное секвенирование с низким охватом 179 человек из 4 популяций
- секвенирование с высоким охватом двух троек (мать-отец-ребенок)
- экзон-направленное секвенирование 697 человек из 7 популяций
Было обнаружено, что в среднем каждый человек несет около 250–300 вариантов потери функции в аннотированных генах и 50–100 вариантов, ранее вовлеченных в наследственные заболевания. На основе данных двух трио подсчитано, что частота мутаций зародышевой линии de novo составляет примерно 10 −8 на базу на поколение. [1]
См. также
[ редактировать ]
- Проект «Геном человека»
- Проект HapMap
- Персональная геномика
- Группы населения в биомедицине
- Проект «1000 геномов растений»
- Список биологических баз данных
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Абекасис Г.Р. , Альтшулер Д. , Аутон А., Брукс Л.Д., Дурбин Р.М., Гиббс Р.А. и др. (октябрь 2010 г.). «Карта вариаций генома человека по результатам популяционного секвенирования» . Природа . 467 (7319): 1061–73. Бибкод : 2010Natur.467.1061T . дои : 10.1038/nature09534 . ПМК 3042601 . ПМИД 20981092 .
- ^ Jump up to: а б Абекасис Г.Р., Аутон А., Брукс Л.Д., ДеПристо М.А., Дурбин Р.М., Handsaker RE и др. (ноябрь 2012 г.). «Интегрированная карта генетических вариаций 1092 геномов человека» . Природа . 491 (7422): 56–65. Бибкод : 2012Natur.491...56T . дои : 10.1038/nature11632 . ПМК 3498066 . ПМИД 23128226 .
- ^ Аутон А., Брукс Л.Д., Дурбин Р.М., Гаррисон Э.П., Канг Х.М., Корбел Д.О. и др. (октябрь 2015 г.). «Глобальный справочник по генетическим вариациям человека» . Природа . 526 (7571): 68–74. Бибкод : 2015Natur.526...68T . дои : 10.1038/nature15393 . ПМК 4750478 . ПМИД 26432245 .
- ^ Судмант П.Х., Рауш Т., Гарднер Э.Дж., Руксакер Р.Э., Абызов А., Хаддлстон Дж. и др. (октябрь 2015 г.). «Интегрированная карта структурных вариаций 2504 геномов человека» . Природа . 526 (7571): 75–81. Бибкод : 2015Natur.526...75. . дои : 10.1038/nature15394 . ПМЦ 4617611 . ПМИД 26432246 .
- ^ «Разнообразие жизни» . Новости природы и комментарии . 30 сентября 2015 г. Проверено 15 октября 2015 г.
- ^ «Проект 1000 геномов | Научные вычисления и данные» . Медицинская школа Маунт-Синай . 07.07.2020 . Проверено 1 октября 2023 г.
- ^ Нильсен Р. (октябрь 2010 г.). «Геномика: В поисках редких вариантов человека» . Природа . 467 (7319): 1050–1. Бибкод : 2010Natur.467.1050N . дои : 10.1038/4671050a . ПМИД 20981085 .
- ^ Дж. К. Лонг, Генетические вариации человека: механизмы и результаты микроэволюции, Американская антропологическая ассоциация (2004).
- ^ Анзай Т., Шиина Т., Кимура Н., Янагия К., Кохара С., Сигенари А. и др. (июнь 2003 г.). «Сравнительное секвенирование областей MHC класса I человека и шимпанзе показывает, что вставки/делеции являются основным путем к геномной дивергенции» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (13): 7708–13. Бибкод : 2003PNAS..100.7708A . дои : 10.1073/pnas.1230533100 . ПМК 164652 . ПМИД 12799463 .
- ^ Редон Р., Исикава С., Фитч К.Р., Фейк Л., Перри Г.Х., Эндрюс Т.Д. и др. (ноябрь 2006 г.). «Глобальные различия в количестве копий в геноме человека» . Природа . 444 (7118): 444–54. Бибкод : 2006Natur.444..444R . дои : 10.1038/nature05329 . ПМЦ 2669898 . ПМИД 17122850 .
- ^ Баррейро Л.Б., Лаваль Г., Куах Х., Патин Э., Кинтана-Мурси Л. (март 2008 г.). «Естественный отбор привел к дифференциации популяций современных людей». Природная генетика . 40 (3): 340–5. дои : 10.1038/ng.78 . ПМИД 18246066 . S2CID 205357396 .
- ^ EE Harris et al., Молекулярная подпись отбора, лежащая в основе адаптации человека, Ежегодник физической антропологии 49: 89-130 (2006).
- ^ Бамшад М., Вудинг С.П. (февраль 2003 г.). «Признаки естественного отбора в геноме человека». Обзоры природы. Генетика . 4 (2): 99–111. дои : 10.1038/nrg999 . ПМИД 12560807 . S2CID 13722452 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Дж. Спенсер, Международный консорциум объявляет о проекте «1000 геномов», ЭМБАРГО (2008 г.) http://www.nih.gov/news/health/jan2008/nhgri-22.htm
- ^ Jump up to: а б с д и ж Отчет о встрече: Семинар по планированию глубокого каталога генетических вариаций человека (2007 г.) http://www.1000genomes.org/sites/1000genomes.org/files/docs/1000Genomes-MeetingReport.pdf
- ^ Олексик Т.К., Брюхин В., О'Брайен С.Дж. (2015). «Проект «Геном России»: закрытие крупнейшего оставшегося упущения на геномной карте мира» . ГигаСайенс . 4 : 53. дои : 10.1186/s13742-015-0095-0 . ПМЦ 4644275 . ПМИД 26568821 .
- ^ К. Кинг (2012) Самое горячее исследование 2011 года. Science Watch http://archive.sciencewatch.com/newsletter/2012/201203/hottest_research_2012/
- ^ Совещание сообщества по анализу проекта «1000 геномов» http://1000gconference.sph.umich.edu/
Внешние ссылки
[ редактировать ]- 1000 геномов - глубокий каталог генетических вариаций человека - официальная веб-страница
- Международный проект HapMap. Архивировано 16 апреля 2014 г. на Wayback Machine . официальной веб-странице
- Информация о проекте «Геном человека»
