Première séquence complète d’un génome humain

12 avril 2022

En bref

  • Les chercheurs ont terminé le séquençage des quelque 3 milliards de bases (ou “lettres”) d’ADN qui composent un génome humain.
  • Avoir une séquence complète et sans lacunes de notre ADN est essentiel pour comprendre la variation génomique humaine et les contributions génétiques à certaines maladies.

Le projet du génome humain, achevé en 2003, couvrait environ 92 % de la séquence totale du génome humain. Les technologies pour déchiffrer les lacunes qui subsistaient n’existaient pas à l’époque. Mais les scientifiques savaient que les 8% restants contenaient probablement des informations importantes pour les processus biologiques fondamentaux.

Depuis lors, les chercheurs ont développé de meilleurs outils de laboratoire, des méthodes de calcul et des approches stratégiques. La séquence finale et complète du génome humain a été décrite dans un ensemble de six articles dans le numéro du 1er avril 2022 de Science. Des articles complémentaires ont également été publiés dans plusieurs autres revues.

Le travail a été réalisé par le consortium Telomere to Telomere (T2T). T2T est dirigé par des chercheurs du National Human Genome Research Institute (NHGRI) des NIH, de l’Université de Californie à Santa Cruz et de l’Université de Washington à Seattle. NHGRI était le principal bailleur de fonds.

Les technologies de « lecture courte » étaient à l’origine utilisées pour séquencer le génome humain. Ceux-ci fournissent plusieurs centaines de bases de séquence d’ADN à la fois, qui sont ensuite cousues ensemble par des ordinateurs. De telles méthodes laissent encore quelques lacunes dans les séquences du génome.

Au cours de la dernière décennie, deux nouvelles technologies de séquençage de l’ADN sont apparues, capables de lire des séquences plus longues sans compromettre la précision. La méthode de séquençage d’ADN PacBio HiFi peut lire environ 20 000 lettres avec une précision presque parfaite. La méthode de séquençage d’ADN Oxford Nanopore peut lire encore plus – jusqu’à 1 million de lettres d’ADN à la fois – avec une précision modeste. Les deux ont été utilisés pour générer la séquence complète du génome humain.

Au total, le nouveau projet a ajouté près de 200 millions de lettres du code génétique. Ces derniers 8 % du génome comprennent de nombreux gènes ainsi que des séquences d’ADN répétitives, qui peuvent influencer le fonctionnement des cellules. La plupart des séquences nouvellement ajoutées se trouvaient dans les centromères, les sections médianes denses des chromosomes et près des extrémités répétitives de chaque chromosome.

La séquence complète du génome sera particulièrement précieuse pour les études visant à comprendre comment l’ADN diffère d’une personne à l’autre. Par exemple, les chercheurs de T2T ont utilisé la séquence comme référence pour découvrir plus de 2 millions de variants de séquence jusque-là inconnus dans le génome humain. Ceux-ci comprenaient des variantes dans de nombreux gènes médicalement pertinents.

“Cette séquence complète du génome humain a déjà fourni de nouvelles informations sur la biologie du génome, et j’attends avec impatience la prochaine décennie de découvertes sur ces régions nouvellement découvertes”, déclare le Dr. Karen Miga, coprésidente du consortium T2T à l’Université de Californie à Santa Cruz.

“Finalement terminer la séquence du génome humain, c’était comme mettre une nouvelle paire de lunettes”, déclare le coprésident du consortium, le Dr. Adam Phillippy, dont le groupe au NHGRI a dirigé l’effort. “Maintenant que nous pouvons tout voir clairement, nous sommes sur le point de comprendre ce que tout cela signifie.”

Cette réalisation peut désormais servir de modèle pour le séquençage des génomes de personnes de diverses nationalités, un objectif que poursuivent les chercheurs. Des travaux supplémentaires sont également nécessaires pour terminer la séquence complète du chromosome Y, qui n’était pas contenue dans les cellules utilisées pour cette étude.

« Ces informations fondamentales renforceront les nombreux efforts en cours pour comprendre toutes les nuances fonctionnelles du génome humain, ce qui à son tour renforcera les études génétiques des maladies humaines », déclare le Dr. Eric Green, directeur du NHGRI.

Liens connexes

Références: La séquence complète d’un génome humain. Nurk S, Koren S, Rhie A, Rautiainen M, Bzikadze AV, Mikheenko A, Vollger MR, Altemose N, Uralsky L, Gershman A, Aganezov S, Hoyt SJ, Diekhans M, Logsdon GA, Alonge M, Antonarakis SE, Borchers M , Bouffard GG, Brooks SY, Caldas GV, Chen NC, Cheng H, Chin CS, Chow W, de Lima LG, Dishuck PC, Durbin R, Dvorkina T, Fiddes IT, Formenti G, Fulton RS, Fungtammasan A, Garrison E, Grady PGS, Graves-Lindsay TA, Hall IM, Hansen NF, Hartley GA, Haukness M, Howe K, Hunkapiller MW, Jain C, Jain M, Jarvis ED, Kerpedjiev P, Kirsche M, Kolmogorov M, Korlach J, Kremitzki M, Li H, Maduro VV, Marschall T, McCartney AM, McDaniel J, Miller DE, Mullikin JC, Myers EW, Olson ND, Paten B, Peluso P, Pevzner PA, Porubsky D, Potapova T, Rogaev EI, Rosenfeld JA, Salzberg SL , Schneider VA, Sedlazeck FJ, Shafin K, Shew CJ, Shumate A, Sims Y, Smit AFA, Soto DC, Sović I, Storer JM, Streets A, Sullivan BA, Thibaud-Nissen F, Torrance J, Wagner J, Walenz BP , Wenger A, Wood JMD, Xiao C, Yan SM, Young AC, Zarate S, Surti U, M cCoy RC, Dennis MY, Alexandrov IA, Gerton JL, O’Neill RJ, Timp W, Zook JM, Schatz MC, Eichler EE, Miga KH, Phillippy AM. Science. avril 2022 ; 376 (6588) : 44-53. doi : 10.1126 / science.abj6987. Publication en ligne le 31 mars 2022. PMID : 35357919.

Un génome de référence complet améliore l’analyse de la variation génétique humaine. Aganezov S, Yan SM, Soto DC, Kirsche M, Zarate S, Avdeyev P, Taylor DJ, Shafin K, Shumate A, Xiao C, Wagner J, McDaniel J, Olson ND, Sauria MEG, Vollger MR, Rhie A, Meredith M , Martin S, Lee J, Koren S, Rosenfeld JA, Paten B, Layer R, Chin CS, Sedlazeck FJ, Hansen NF, Miller DE, Phillippy AM, Miga KH, McCoy RC, Dennis MY, Zook JM, Schatz MC. Science. 2022 avril ; 376 (6588) : eabl3533. doi : 10.1126 / science.abl3533. Epub 1er avril 2022. PMID : 35357935.

Le financement: National Human Genome Research Institute (NHGRI) des NIH, National Institute of General Medical Sciences (NIGMS), National Institute of Mental Health (NIMH), National Cancer Institute (NCI), National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK), et Bibliothèque nationale de médecine (NLM); Fondation nationale de la science; Institut national des normes et de la technologie ; Fondation Mark pour la recherche sur le cancer; Bourse Fulbright.

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