211service.com
Het genoom van Craig Venter
Vijf jaar geleden verklapte Craig Venter een groot geheim. Als president van Celera Genomics had Venter de race geleid tussen zijn bedrijf en een door de overheid gefinancierd project om het menselijk genoom te decoderen. Nadat hij Celera in 2002 had verlaten, kondigde Venter aan dat een groot deel van het genoom dat daar was gesequenced, van hemzelf was. Nu Venter en collega's van de J. Craig Venter Institute hebben: klaar met de klus, het opvullen van de hiaten van de eerste sequentie om het eerste persoonlijke genoom te publiceren.
Persoonlijke genomen: Genomics-pionier Craig Venter (hierboven) heeft zijn hele genoom gesequenced en aan de wereld vrijgegeven.
Zijn nieuw vrijgegeven genoom, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift PLoS Biologie , verschilt van beide eerdere versies van het menselijk genoom (een van Celera, de andere van het Human Genome Project) doordat het al het DNA beschrijft dat is geërfd van zowel moeder als vader. Dit staat bekend als een diploïde genoom en stelt wetenschappers in staat om de variabiliteit in de genetische code beter in te schatten. (In een genoomsequentie die is gegenereerd door een conglomeraat van verschillende individuen, gaan sommige variaties verloren in de middeling.) Binnen het genoom van 2,810 miljard basenparen vonden wetenschappers 4,1 miljoen variaties tussen de chromosomen; 1,2 miljoen hiervan waren voorheen onbekend. Van de variaties waren 3,2 miljoen single nucleotide polymorphisms, of SNP's, het meest goed gekarakteriseerde type variatie, terwijl bijna een miljoen andere soorten varianten waren, waaronder inserties, deleties en duplicaties.
Het genoom van Venter zal zich voegen bij dat van een andere genoompionier, James Watson, medeontdekker van de structuur van DNA. (Zie The $2 Million Genome.) Aangekondigd in juni, werd het genoom van Watson gesequenced door 454, een bedrijf gevestigd in Branford, CT, dat de volgende generatie sequencing-technologieën ontwikkelt. (Zie Sequencing in a Flash voor meer informatie over de technologie van 454.)
De genomen van Venter en Watson zijn waarschijnlijk slechts de eerste in een opkomende golf van persoonlijke genomen, een cruciale stap in de komst van gepersonaliseerde geneeskunde: het vermogen om medische behandelingen af te stemmen op het genetische profiel van een individu. (Zie The X Prize's New Frontier: Genomics .) Venter heeft al een deel van zijn genoom onderzocht en ontdekte dat hij genetische variaties bij zich heeft waardoor hij een verhoogd risico loopt op de ziekte van Alzheimer, hartaandoeningen en maculaire degeneratie. Hij zegt dat hij sindsdien religieus statines, cholesterolverlagende medicijnen gebruikt.
Venter praat met Technologie beoordeling over wat hem te wachten staat voor zijn genoom.
Technologie beoordeling : Waarom heb je besloten om aan dit project te beginnen?
Craig Venter : Het genoom dat we bij Celera publiceerden was een samenstelling van vijf mensen. Om het samen te stellen, werd het duidelijk dat we een aantal informaticacompromissen moesten sluiten - we moesten een deel van de genetische variatie weglaten. We wisten dat de enige manier om het genoom echt te begrijpen zou zijn om het genoom van één individu te hebben. In plaats van helemaal opnieuw te beginnen, besloten we om te nemen wat we hadden van het Celera-genoom en meer sequentie toe te voegen. Het doel was om een nauwkeurige referentiereeks van een enkel individu te krijgen.
KINDEREN : Hoe voegt uw genoomsequentie toe aan wat we weten van het Human Genome Project?
CV : De overheidslaboratoria hebben een samengesteld haploïde genoom van verschillende individuen gesequenced en samengesteld [wat betekent dat het een DNA-sequentie van slechts één van elk chromosoompaar bevatte]. Er was toen de veronderstelling dat het hebben van de helft van het genoom alles was wat nodig was om de menselijke complexiteit te begrijpen. Maar het is duidelijk geworden dat we de samenstelling van de sets chromosomen van zowel de moeder als de vader moeten zien om de variatie in het genoom te zien.
Dit genoom heeft alle invoegingen en deleties en verschillen in kopienummers. Dat geeft ons een heel andere kijk.
KINDEREN : Wat is de meest opwindende bevinding tot nu toe?
CV : Voor mij is de meest opwindende bevinding dat de variatie van mens tot mens aanzienlijk groter is dan werd verwacht op basis van versies van het menselijk genoom die in 2001 werden gedaan. Als het werkelijk zo is, zou het wel eens tien keer hoger kunnen zijn: in plaats van 99,9 procent identiek te zijn , het is meer als 99 procent identiek. Het is geruststellend om te weten dat we geen bijna identieke klonen zijn, zoals veel mensen zeven jaar geleden dachten.
KINDEREN : Hoe zullen wetenschappers uw genoomsequentie gebruiken?
CV : Het zal dienen als referentiegenoom. Dit is waarschijnlijk de eerste en laatste keer dat iemand de tijd, het geld en de energie zal besteden aan het sequencen van een diploïde genoom met behulp van zeer nauwkeurige Sanger-sequencing. Toekomstige genomen, zoals die van 454 of het Personal Genome Project van George Church, zullen worden gelaagd op [bestaande] gegevens, wat bijdraagt aan de volledigheid van dit genoom. (Zie The Personal Genome Project.) [De traditionele Sanger-sequencingmethode, die wordt gebruikt voor het Human Genome Project en om de sequentie van Venter te genereren, genereert langere stukken DNA dan nieuwere methoden, zoals die van 454, waardoor het gemakkelijker wordt om de overlappende stukken.]
KINDEREN : James Watson bracht eerder deze zomer een versie van zijn eigen genoom uit. Hoe is de jouwe anders?
CV : Er is nog niets gepubliceerd over zijn genoom, dus we hebben geen idee. Maar zoals ik het begrijp, hebben ze, in tegenstelling tot het echt samenstellen van een genoom, korte fragmenten gesequenced die gelaagd zijn op de sequentie die bij de NIH is samengesteld. Er zijn dus veel technische verschillen, maar totdat het is gepubliceerd, zullen we het niet echt weten.
KINDEREN : Je hebt al enkele jaren delen van je genoom in het publieke domein. Heb je een tweede gedachte over het plaatsen van de hele reeks van hoge kwaliteit?
CV : Nee. En ik juich Watson toe dat hij dit ook doet. Een belangrijk onderdeel van de boodschap hier is dat mensen niet bang moeten zijn voor hun genetische codes of bang moeten zijn dat andere mensen ze zien. Dat is in tegenstelling tot het idee dat dit gevaarlijke informatie is die achter slot en grendel moet worden bewaard. Waren niet alleen maar onze genetische code. Er is heel weinig van de code dat 100 procent interpreteerbaar of toegepast zal zijn.
KINDEREN : Heeft u uw genoom doorzocht op ziektegerelateerde mutaties?
CV : Ja. Ik heb een boek dat in oktober uitkomt genaamd Een leven gedecodeerd waar ik naar veel varianten kijk en probeer ze in de context van mijn leven te plaatsen. Ik heb bijvoorbeeld een hoge statistische kans op blauwe ogen, maar je kunt op basis van mijn genoom niet 100 procent zeker zijn dat ik ze heb. De boodschap is dat alles in ons genoom een statistische onzekerheid zal zijn. We zijn eigenlijk nog maar in de eerste stadia om dat te leren.
Eerder gepubliceerde genomen vertegenwoordigen niemand, dus op basis hiervan kunnen we de menselijke biologie niet interpreteren. Maar nu kunnen we beginnen met het maken van conclusies over het menselijk genoom. We hebben tienduizenden tot miljoenen genomen nodig om een database samen te stellen die de interpretatie mogelijk maakt van meerdere zeldzame varianten en wat ze betekenen. Dat zal tientallen jaren duren.
KINDEREN : Hoeveel heeft het project gekost?
CV : Het doel was niet om te zien hoe goedkoop we een genoom konden sequencen; het was om te zien hoe nauwkeurig we het konden doen. Het was duidelijk een project van miljoenen dollars door de jaren heen.