La terminación humana del proyecto del genoma: Preguntas con frecuencia hechas
El 14 de abril de 2003 el instituto de investigación humano nacional del genoma (NHGRI), el Ministerio de Energía (GAMA) y sus socios en el genoma humano internacional que ordenaba el consorcio anunciaron la terminación acertada del proyecto humano del genoma.
¿Cuál es un genoma?
Un genoma es sistema completo de un organismo del ácido deoxyribonucleic (DNA), un compuesto químico que contenga las instrucciones genéticas necesitadas para desarrollar y para dirigir las actividades de cada organismo. Las moléculas de la DNA se hacen de dos que tuercen, filamentos apareados. Cada filamento se hace de cuatro unidades químicas, llamado las bases del nucleotide. Las bases son la adenina (a), el thymine (t), el (G) del guanine y el cytosine (c). Las bases en filamentos opuestos se aparean específicamente; una A se aparea siempre con un T, y la CA siempre con un G.
El genoma humano contiene aproximadamente 3 mil millones de estos pares bajos, que residen en los 23 pares de cromosomas dentro del núcleo de todas nuestras células. Cada cromosoma contiene centenares a los millares de genes, que llevan las instrucciones para hacer las proteínas. Cada uno de los 30.000 genes estimados en el genoma humano hace un promedio de tres proteínas.
¿Qué estás ordenando y cómo ordenas un genoma?
El ordenar significa la determinación de la orden exacta de los pares bajos en un segmento de la DNA. Los cromosomas humanos se extienden de tamaño de cerca de 50.000.000 a 300.000.000 pares bajos. Porque las bases existen como pares, y la identidad de una de las bases en el par determina al otro miembro del par, los científicos no tienen que divulgar ambas bases del par.
El método primario usado por el HGP para producir la versión acabada del código genético humano mapa-se basa, o BAC-se basa, ordenando. BAC es las siglas para el “cromosoma artificial bacteriano.” La DNA humana se hace fragmentos en los pedazos que son relativamente grandes pero aún manejable de tamaño (entre 150.000 y 200.000 pares bajos). Los fragmentos se reproducen en las bacterias, que almacenan y repliegan la DNA humana para poderla prepararse en las cantidades bastante grandes para ordenar. Si está elegido cuidadosamente reducir al mínimo el traslapo, toma cerca de 20.000 diversos BAC se reproduce para contener los 3 mil millones pares de bases del genoma humano. Una colección de BAC reproduce contener el genoma humano entero se llama una “biblioteca de BAC.”
En el método BAC-basado, cada copia de BAC “traz” para determinarse dónde la DNA en BAC se reproduce viene en del genoma humano. Usar este acercamiento se asegura de que los científicos saben que la localización exacta de las letras de la DNA que se ordenan de cada copia y de su relación espacial a la DNA humana ordenada en el otro BAC se reproduce.
Para ordenar, cada copia de BAC se corta en los fragmentos más pequeños inmóviles que son cerca de 2.000 bases en longitud. Estos pedazos se llaman los “subclones.” “Ordenar la reacción” se realiza en estos subclones. Los productos de la reacción que ordena entonces se cargan en la máquina que ordena (secuenciador). El secuenciador genera cerca de 500 a 800 pares bajos de A, de T, de C y de G de cada reacción que ordena, para ordenar cada base cerca de 10 veces. Una computadora entonces monta estas secuencias cortas en los estiramientos contiguos de la secuencia que representan la DNA humana en la copia de BAC.
¿De quién DNA fue ordenada para el proyecto humano del genoma?
Esto no se sabe intencionalmente para proteger a los voluntarios que proporcionaron las muestras de la DNA para ordenar. La secuencia se deriva de la DNA de varios voluntarios. Para asegurarse de que las identidades de los voluntarios no puedan ser reveladas, un proceso cuidadoso fue desarrollado para reclutar a los voluntarios y para recoger y para mantener las muestras de la sangre que eran la fuente de la DNA.
Los voluntarios respondieron a los anuncios públicos locales cerca de los laboratorios en donde la DNA “bibliotecas” fue preparada. Reclutaron a los candidatos de una población diversa. Los voluntarios proporcionaron muestras de la sangre después extensivamente de ser aconsejado y después dando su consentimiento informado. Cerca de 5 a 10 veces tantos voluntarios donaron sangre como fueron utilizados eventual, de modo que no uniforme los voluntarios supieran si su muestra fue utilizada. Todas las etiquetas fueron quitadas antes de que las muestras reales fueran elegidas.
¿Qué significa cuando dices que has terminado el proyecto humano del genoma?
Las metas principales del proyecto humano del genoma primero fueron articuladas en 1988 por un comité especial de la National Academy of Sciences de los E.E.U.U., y adoptadas más adelante con una serie detallada de planes quinquenals escritos en común por los institutos nacionales de la salud y el Ministerio de Energía. En este tiempo, las metas principales presentadas por la National Academy of Sciences se han alcanzado, incluyendo la terminación esencial de una versión de alta calidad de la secuencia humana. Otras metas incluyeron la creación de los mapas físicos y genéticos del genoma humano, que fueron logrados en los mid-1990s, tan bien como traz y ordenar de un sistema de cinco organismos modelo, incluyendo el ratón. Todas estas metas se han alcanzado dentro del marco y del presupuesto de tiempo primero estimados por el comité de la NAS.
Notablemente, absolutamente un número de metas adicionales no consideradas posibles en 1988 se han agregado a lo largo de la manera y se han alcanzado con éxito. Los ejemplos incluyen los bosquejos avanzados de las secuencias de los genomas del ratón y de la rata, así como un catálogo de bases variables en el genoma humano.
¿El genoma humano se ordena totalmente?
Sí - dentro de los límites de la tecnología de hoy, el genoma humano es tan completo como puede ser. Sigue habiendo los boquetes pequeños que son irrecuperables en cualquier método que ordena actual, ascendiendo para cerca de 1 por ciento de la porción gene-que contiene del genoma, o el euchromatin. Las nuevas tecnologías tendrán que ser inventadas para obtener la secuencia de estas regiones.
Sin embargo, la porción gene-que contiene del genoma es completa de casi cada manera funcional para los propósitos de la investigación científica y está libremente y público disponible. Aun cuando el proyecto humano del genoma ahora se termina, los científicos continuarán desarrollando y aplicando nuevas tecnologías a los pocos problemas refractarios restantes. Para su parte, NHGRI continuará apoyando una amplia gama de la investigación para desarrollar nuevas tecnologías que ordenan, para interpretar la secuencia humana y para utilizar la comprensión newfound del genoma humano para mejorar salud humana.
¿No anunciaste la secuencia humana del genoma eras hace tres años completos en una ceremonia blanca de la casa?
El 26 de junio de 2000, el genoma humano internacional que ordenaba el consorcio anunció la producción de un bosquejo áspero de la secuencia humana del genoma. En abril de 2003, el genoma humano internacional que ordena el consorcio está anunciando una versión esencialmente acabada de la secuencia humana del genoma. Esta versión, que está disponible para el público, proporciona casi toda la información necesitada para hacer la investigación usando el genoma entero.
La diferencia entre el bosquejo y las versiones acabadas es definida por la cobertura, el número de boquetes y la tarifa de error. La secuencia del bosquejo cubrió 90 por ciento del genoma en un índice de error de uno en 1.000 pares bajos, pero había más de 150.000 boquetes y solamente 28 por ciento del genoma habían alcanzado el estándar acabado. En la versión del abril de 2003, hay menos de 400 boquetes y 99 por ciento del genoma se acaban con un índice de la exactitud de menos de un error cada 10.000 pares bajos. Las diferencias entre las dos versiones son significativas para los científicos que usan la secuencia para conducir la investigación.
¿Quién posee el genoma humano?
Cada parte del genoma ordenado por el proyecto humano del genoma fue hecha público inmediatamente - de hecho, los nuevos datos sobre el genoma se fijan cada 24 horas. Es verdad que las compañías privadas han archivado millares de patentes en excedente humano de los genes el pasado varios años. No sabemos cuántos se han archivado tales patentes, si las patentes serán concedidas o si son ejecutorias. La mayor parte de los usos de patente no se han actuado sobre, así que realmente no sabemos cuánto, si lo hay, del genoma se pueden utilizar libremente para los propósitos comerciales.
¿Quién participó en el consorcio humano internacional del proyecto del genoma?
El proyecto humano del genoma no se habría podido terminar como rápidamente y como con eficacia sin la participación fuerte de instituciones internacionales. En los Estados Unidos, los contribuidores al esfuerzo incluyen a institutos nacionales de la salud (NIH), que comenzaron la participación en 1988 en que creó la oficina para la investigación humana del genoma, aumentada más adelante al centro nacional para la investigación humana del genoma en 1990 y entonces el instituto de investigación humano nacional del genoma (NHGRI) en 1997; y el Ministerio de los E.E.U.U. de Energía (GAMA), donde las discusiones de HGP comenzaron desde 1984. Sin embargo, el casi todo el ordenar real del genoma fue conducido en las universidades y los centros de investigación numerosos a través de los Estados Unidos, del Reino Unido, de Francia, de Alemania, de Japón y de China.
El genoma humano internacional que ordena el consorcio incluye:
- El centro para la investigación del genoma, Cambridge, masa de Whitehead Institute/MIT., los E.E.U.U.
- El instituto de Sanger de la confianza de Wellcome, el campus del genoma de la confianza de Wellcome, Hinxton, Cambridgeshire, Reino Unido.
- Escuela de la universidad de Washington del genoma de la medicina que ordena el centro, St. Louis, MES., los E.E.U.U.
- Instituto del genoma del empalme de la GAMA de Estados Unidos, cala de la nuez, California, los E.E.U.U.
- Universidad de Baylor del genoma humano de la medicina que ordena el centro, departamento de la genética molecular y humana, Houston, Tex., los E.E.U.U.
- Centro de las ciencias de RIKEN Genomic, Yokohama, Japón
- Genoscope y CS$CNRS UMR-8030, Evry, Francia
- GTC Sequencing Center, Genome Therapeutics Corporation, Waltham, masa., los E.E.U.U.
- Departamento del análisis del genoma, instituto de la biotecnología molecular, Jena, Alemania
- Instituto de Beijing Genomics/centro humano del genoma, instituto de la genética, academia china de ciencias, Beijing, China
- Multimegabase que ordena el centro, el instituto para la biología de los sistemas, Seattle, Washington.
- Centro de la tecnología del genoma de Stanford, Stanford, California, los E.E.U.U.
- Centro del genoma de Stanford y departamento humanos de la genética, escuela de la universidad de Stanford de la medicina, Stanford, California, los E.E.U.U.
- Universidad del centro del genoma de Washington, Seattle, Washington, los E.E.U.U.
- Departamento de la biología molecular, escuela de la universidad de Keio de la medicina, Tokio, Japón
- Universidad del centro médico al sudoeste de Tejas en Dallas, Dallas, Tex., los E.E.U.U.
- Universidad del centro avanzado de Oklahoma para la tecnología del genoma, departamento de la química y bioquímica, universidad de Oklahoma, normando, Oklahoma, los E.E.U.U.
- Instituto máximo para la genética molecular, Berlín, Alemania de Planck
- Laboratorio frío del puerto del resorte, centro del genoma de Lita Annenberg Hazen, puerto frío del resorte, N.Y., los E.E.U.U.
- GBF - Centro de investigación alemán para la biotecnología, Brunswick, Alemania
¿Cuánto el proyecto humano del genoma costó a contribuyentes de los E.E.U.U.?
En 1990, el congreso financiamiento establecido para el proyecto humano del genoma y fijó una fecha de la terminación de la blanco de 2005. Aunque las estimaciones sugirieron que el proyecto costara a total del excedente $3 mil millones este período, el proyecto terminó encima de costar menos que esperado, cerca de $2.7 mil millones en FY 1991 dólares. Además, el proyecto se está terminando más de dos años delante del horario.
Es también importante considerar que el proyecto humano del genoma pagará probablemente sí mismo muchas veces encima sobre una base económica - si uno considera que la investigación genoma-basada desempeñará un papel importante en industrias sembradoras de la biotecnología y del desarrollo de la droga, no mencionar mejoras en salud humana.
¿Por qué una porción del presupuesto de NHGRI fue puesta a un lado para las consideraciones éticas?
Desde el principio del proyecto humano del genoma, ha estado claro que el conocimiento que se amplía de la ciencia del genoma tendría un impacto profundo sobre humanidad. Para maximizar el potencial para los efectos beneficiosos mientras que reducía al mínimo el riesgo de efectos perjudiciales, era esencial que la investigación esté conducida para investigar una amplia gama de las ediciones relacionadas con la adquisición y el uso de la información genomic.
Cinco por ciento del presupuesto anual del NHGRI se dedican a las implicaciones éticas, legales y sociales el examinar (ELSI) relacionadas con la investigación humana del genoma, incorporando recomendaciones específicas en las actividades de NHGRI y proporcionando la dirección a los policymakers y al público. El programa de ELSI en NHGRI, que se considera sin precedente en ciencia biomédica en términos de alcance y nivel de la prioridad, proporciona una base eficaz de la cual para determinar las implicaciones de la investigación del genoma, y ha dado lugar a varias mejoras notables al HGP.
Un ejemplo es la decisión para ordenar la DNA de varios individuos anónimos, más bien que un individuo sabido, para proteger aislamiento. Otro ejemplo es el desarrollo de la legislación genética ampliamente utilizada de las pautas y del bosquejo de la aislamiento. El programa de ELSI en NHGRI ahora sirve como modelo para los esfuerzos grandes, público financiados de la ciencia.
¿Qué los 50 años próximos de la ciencia médica parecerán?
Tener la secuencia esencialmente completa del genoma humano es similar a tener todas las páginas de un necesario manual para hacer el cuerpo humano. El desafío a los investigadores y a los científicos ahora es determinarse cómo leer el contenido de todas estas páginas y entonces entender cómo las piezas trabajan juntas y descubrir la base genética para la salud y la patología de la enfermedad humana. A este respecto, la investigación genoma-basada permitirá eventual a ciencia médica desarrollar las herramientas de diagnóstico altamente eficaces, entender mejor las necesidades de la salud de la gente basada en su genético individual hacer-sube, y diseñar los nuevos y altamente eficaces tratamientos para la enfermedad.
El análisis individualizado basado en el genoma de cada persona conducirá a una forma muy de gran alcance de medicina preventiva. Podremos aprender sobre los riesgos de la enfermedad futura basados en análisis de la DNA. Los médicos, las enfermeras, los consejeros genéticos y otros profesionales del salud-cuidado podrán trabajar con los individuos para centrarse esfuerzos en las cosas que son más probable mantener la salud para un individuo particular. Eso pudo significar cambios de la dieta o de la forma de vida, o puede ser que signifique vigilancia médica. Pero habrá un aspecto personalizado a lo que hacemos para mantenernos sanos. Entonces, con nuestra comprensión en el nivel molecular de cómo vienen las cosas como la diabetes o enfermedad cardíaca o esquizofrenia alrededor, debemos ver una nueva generación entera de las intervenciones, muchas de las cuales serán las drogas que son mucho más eficaces y exactas que eso disponibles hoy.
¿Cuándo podemos contar con las drogas nuevas y mejores?
Es importante tener cuidado sobre levantar expectativas. La mayoría de las drogas nuevas basadas en el genoma terminado siguen siendo quizás 10 a 15 años en el futuro, aunque más de 350 productos del biotech - muchos basados en la investigación genética - están actualmente en ensayos clínicos, según la organización de la industria de la biotecnología. Toma generalmente más que una década para que una compañía conduzca las clases de estudios clínicos necesitados para ganar la aprobación de la comercialización de la administración del alimento y de la droga.
La prueba, sin embargo, llegará más rápidamente, especialmente a la capacidad de predecir riesgos de salud futuros individuales, y a la capacidad de poner un acercamiento en ejecución realzado a la medicina preventiva. En la década próxima, podemos también poder mejor determinarse qué drogas trabajan lo más mejor posible para los individuos, basado en su maquillaje genético.
¿Cómo el proyecto humano del genoma ha afectado la investigación biológica?
La investigación biológica ha sido tradicionalmente una empresa muy individualista, con los investigadores persiguiendo investigaciones médicas más o menos independientemente. La magnitud del desafío tecnológico y de la inversión financiera necesaria incitó el proyecto humano del genoma para montar los equipos interdisciplinarios, la ingeniería que abarcaba y la informática así como biología; automatizar los procedimientos donde sea posible; e investigación del concentrado en los centros importantes para maximizar economías a escala.
Consecuentemente, la investigación que implica otros proyectos genoma-relacionados (e.g., el proyecto internacional de HapMap para estudiar la variación genética humana y la enciclopedia de los elementos de la DNA, o A CODIFICARLOS, del proyecto) ahora es caracterizada por los esfuerzos en grande, cooperativos que implican a muchas instituciones, a menudo de muchas diversas naciones, trabajando de colaboración. La era de la investigación equipo-orientada en biología está aquí.
Además de introducir acercamientos en grande a la biología, el proyecto humano del genoma ha producido todas las clases de herramientas nuevas y de tecnologías que se pueden utilizar por los científicos individuales para realizar la investigación de una escala más pequeña de una manera mucho más eficaz.
¿La era del genoma comenzará en abril de 2003?
Sí. Estamos incorporando una nueva edad del descubrimiento que transforme salud humana. Nuestro conocimiento eventual sobre los funcionamientos del genoma tiene el potencial de cambiar fundamental nuestras opiniones más básicas de nuestro mundo biológico. Es difícil predecir qué serán aprendidos y cómo el conocimiento futuro será aplicado, pero puede haber poco duda que entendiendo el genoma revolucionará nuestro concepto de la salud y mejorará la condición humana de maneras notables.
¿Ahora que el genoma es completo, cuál es siguiente para NHGRI?
La visión de NHGRI para el futuro, que se está publicando el 24 de abril de 2003 en la naturaleza del diario, detalla un paisaje diverso y emocionante de nuevas posibilidades. NHGRI se centrará particularmente en oportunidades de traducir los resultados del proyecto humano del genoma a avances en medicina, incluyendo los proyectos que construyen sobre la secuencia humana terminada del genoma. Esto es particularmente verdad de los proyectos de un alcance internacional grande que requieren la coordinación extensa y la inversión pública asegurarse de que los resultados y los descubrimientos sigan siendo libremente disponibles en el public domain.
Un ejemplo es variación genética de NHGRI traz proyecto, o HapMap, que apresurará el descubrimiento de los genes relacionados con las enfermedades comunes tales como asma, cáncer, diabetes y enfermedad cardíaca. El HapMap debe también ser un recurso de gran alcance para estudiar los factores genéticos que contribuyen a la variación en respuesta a influencias ambientales, en susceptibilidad a la infección, y en la eficacia de drogas y de vacunas. Otro ejemplo es el proyecto de la CODIFICACIÓN, que apunta crear una enciclopedia comprensiva de los elementos funcionales codificados en la secuencia de la DNA, catalogando la identidad y la localización exacta de todos los genes de proteína-codificación y de no-proteína-codificación dentro del genoma.
Para una información más detallada sobre NHGRI, el proyecto humano del genoma y el futuro del genomics, van:
El Web site de NHGRI: www.genome.gov
El proyecto humano del genoma: www.genome.gov/10001772
El proyecto de la CODIFICACIÓN: www.genome.gov/ENCODE
El proyecto de HapMap: www.genome.gov/HapMap
Ordenar proyectos: www.genome.gov/Sequencing
La celebración del genoma: www.genome.gov/About/April2003
Términos y definiciones genéticos: www.genome.gov/glossary.cfm
Investigación ética, legal y social de las implicaciones: www.genome.gov/10001618
Para una información más detallada sobre el programa humano del genoma de la GAMA y el futuro del genomics, ir:
Programa humano del genoma de la GAMA: genomas de www.ornl.gov/TechResources/Human_Genome/ a la vida: www.genomestolife.org
Fecha de la revisión: Septiembre de 2004
Fuente: El instituto de investigación humano nacional del genoma, institutos nacionales de la salud |
