Thread by @OlgaVPettersson

У нас последняя суббота 2020года, милые твиттеряне!
Как подарок всем под елочку, я обещала рассказать историю проекта ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА.

Наливаем в чашку чего вашей душе угодно и инсталлируемся в/на удобном кресле/диване/стуле/табуретке. Поехали!

2. Год 2020 весьма знаменателен не только тем трешем, что на нас свалился, но и тем, что он ознаменовал следующие вехи в науке:

- 40 лет назад, ученые заявили, что мы можем начинать задумываться о сборке человеческого генома.

3. - 30 лет назад, президент Билл Клинтон обьявил о начале проекта.

-20 лет с момента публикации первой версии человеческого генома, т.н. первый черновик.

4. Что дал миру геном человека? Невиданную ранее базу для исследований человеческой генетики и болезней. Новые технологии обработки данных и секвенирования. Человечество приобрело огромный опыт.

5. У медиков впервые появились генетические тесты на многие болезни, включая рак, муковисцидоз, болезни крови, и прочая. Появились возможности разработки генной терапии.

6.В моем самом первом треде на Твиттере, я писала об истории ДНК, истории секвенирования и зачем мы секвенируем геномы. Как отрабатывали методики, как учились обрабатывать данные, и как компьютерщики и инженеры впряглись в одну упряжку с биологами в работе по расшифровке данных.

7. Прогресс в изучении геномов, запущенный дедушкой Сангером в 1977, стал расти как снежный ком.

С тех пор, в моей области науки произошла настоящая революция. Работа над геномом человека дала миру новые технологии секвенирования, новую науку - биоинформатику, ...

8. ... создала ранее недоступный массив данных, который приблизил нас к пониманию того, как работают сложные процессы в нашем теле.

По сей день, этот проект является крупнейшим достижением международного сотрудничества ученых-биологов.

9. Если в 60х, супердержавы вели свои престижные гонки по освоению космоса, то к 90м научный мир впервые стал работать без границ для достижения общей цели - познавания основы основ существования человека как вида.

10. Однако, проект этот был не только крупнейшим, но и самым дорогим: на него выделили 3 миллиарда долларов. Львиная доля была вложена американским правительством, однако многие страны внесли свою посильную лепту.

11. Официально, в проекте участвовали 20 университетов США, Великобритании, Франции, Германии, Испании, Китая и Японии.

Об участии России в проекте я нашла цитату, увы, без ссылки на автора:
“Российские ученые должны были исследовать структуру 3-й и 19-й хромосом. ...

12. "Вскоре финансирование этих работ в нашей стране было урезано, и реального участия в секвенировании Россия не принимала. Программа геномных исследований в нашей стране была полностью перестроена и сконцентрирована на новой области – биоинформатике,..."

13. ... которая пытается с помощью математических методов понять и осмыслить все, что уже расшифровано.”

14. Вернемся в Америку. Все началось, как всегда в науке, с конференции в Санта Фе, организованной бостонским биологом Чарльзом ДеЛизи в марте 1985. Там и родилась эта сумасшедшая по тем временам идея.

15. Судите сами, 72 лаборатории в течение 20 лет пытались сложить вместе геном дрожжей, который размером всего лишь 12 миллионов нуклеотидов в 6275 генах 16 хромосомах.

А тут решили замахнуться на 3.2 миллиарда нуклеотидов в 21000 - 25000 человеческих генов на 46 хромосомах.

16. Невиданная наглость!

Похожий проект пытались протолкнуть уже в 1979м, спустя всего лишь два года после публикации методики Сангера, но тогда ученых просто осмеяли.

Но безумству храбрых поем мы песню.

17. Биологи решили, что такую авантюру нужно обсудить как следует, т.к. с кондачка такие вещи не делаются.
В тот год они собрались еще на две конференции, где уже стали обсуждать практические детали и мозговать, как подойти к такой громадине.

18. Тут уже к делу подключился сам нобелевский лауреат Джим Уотсон (тот самый, кто вместе с Криком и Франклин догадался до того, как выглядит структура ДНК).

19. Работу разделили. Часть ученых с мировыми именами занялись маркетингом, т.е. подготавливали почву через научные журналы и расписывали преимущества проекта, а часть стали делать план, составить смету, и писать письма власть и деньги имущим.

20. И о чудо! Проектом заинтересовался конгресс США и администрация Рейгана. Потом подтянулись и государственные денежные мешки, которые решились профинансировать эту авантюру. В конце концов, план был готов, и проект помпезно запустили в 1990 году.

21. Его возглавил Джим Уотсон, будучи в должности директора Национального Института Здравоохранения США.

Чей же геном секвинировали в том проекте? Большая группа людей сдала кровь и несколько добровольцев сдали и семенную жидкость.

22. Их этих биоматериалов выделили множество граммов ДНК и раздали по 20ти институтам. Кто были эти люди мы так никогда и не узнаем, т.к. все образцы были закодированы. Но мы знаем что 70% первой версии генома принадлежит мужчине из Баффало, штат Нью Йорк.

23. В конце концов, первая версия человеческого генома это смесь ДНК двух женщин и двух мужчин.

Процесс секвенирования был долгим и дорогим, все делалось по методике Сангера

https://twitter.com/OlgaVPettersson/status/1231145558766735360

, в то время неплохо отработанной.

24. Но где бы был прогресс, если бы не один особо авантюрный хоббит под именем Крейг Вентер. Крейг решил, что все можно сделать быстрее и дешевле, чем в официальном государственном проекте, и, попутно, сделать на этом деньги. И вот в 1998м году он создал компанию Селера.

25. Селера использовала коммерческие наработки других компаний, и разработала свои технологии, отличающиеся от дедушки Сангера. Этими методами можно было секвенировать не 384 фрагмента ДНК одновременно, а уже целый миллион, а потом вообще миллиарды.

26. Вот это стало технологическим прорывом.

Селера выбрала своих добровольцев, их было всего 21, и 21м был сам Крэйг. Благодаря новым на то время технологиям, коммерческий геном стоил в 10 раз дешевле, чем государственный.

27. По началу, компания хотела запатентовать геном для получения прибыли, но потом, под давлением администрации Клинтона, одумалась и выложила его в открытый доступ. Патентовать решили сами технологии.

28. В конце концов, в 2000м, Билл Клинтон громогласно заявил о завершении проекта. Это одна из самых известных фотографий в моей области науки - само заявление президента. Слева от Билла стоит Вентер, а справа - Фрэнсис Коллинз, который сменил Уотсона на посту лидера проекта.

29. Вентер - атеист и генетик-бизнесмен, Коллинз - убежденный евангелист, ищущий почерк творца в генетическом дизайне. По лицу Крейга можно спекулировать об отсутствии великой любви между этими двумя учеными.

30. Итак, проект завершен и у нас есть расшифровка человеческого генома! Это сенсационная информация для прессы.

На самом деле был небольшой такой ньюансик - геном человека даже близко не был отсеквинирован до конца.

31. Судите сами, вот так он выглядел в 2001 году.
На картинке все наши хромосомы, по одной из пары. Все полосочки - отдельные кусочки пазла, все еще не собранные воедино. Все белое - это полное отсутствие информации. По-настоящему, было собрано не более 30% генома.

32. Как же так? Технологии 2000 года были революционными, но далеко не совершенными. Первый выпуск генома был очень сырым, и утверждение политиков и журналистов, как это часто бывает во всех странах, было слишком сенсационным, а о деталях просто умалчивалось.

33. Не смотря на эти мелочи, первый черновик генома 20 лет назад произвел эффект взорвавшейся бомбы. Ученые по всему миру перестали тратить месяцы на секвенирование отдельного гена и понятие того, как он вписывается во всеобщую картину.

34. Любой ученый с доступом к интернету мог кликнуть на несколько кнопок и получить всю эту информацию за секунды.

35. Если перевести на бытовой уровень, это как если бы ученые изобрели транспортер, который переносит человека за секунду в любую точку земного шара. Представляете, сколько времени и денег можно сэкономить таким образом?

36. Так открыли генетические механизмы возникновения более 50 видов различных раковых опухолей. Все эти истории с теломерами, транспозонами, клеточным старением, диабетом, - т.е. все, о чем я писала весь год, стали проясняться буквально на глазах.

37. Но все еще оставалось слишком много белых пятен. Однако, за 20 лет прогресс не стоял на месте. Секвенирование стало дешевле (около 1000 долларов за геном), причем цены постоянно падают и мы приближаемся к заветной цифре в 100 долларов.

38. Теперь мы секвенируем не сборную солянку из 20 добровольцев, а геномы отдельных людей, как больных, так и здоровых, и ищем разницу между ними. Множество число стран секвенируют геномы своих жителей. Например, одна провинция Китая решила секвенировать 1 млн своих жителей.

39. Индивидуальные генома людей и сравнение их с генетическими базами данных в будущем могут дать медикам необходимую информацию о лечении, скорости метаболизма, подборе лекарственных препаратов, помочь оценить риски возникновения разных болезней, и прочая.

40. Мы пока еще не совсем там, но движемся в правильном направлении.

Технологии улучшились, компьютеры стали круче, ученые набили шишек, и вот в сентябре этого года, мы имеем следующий выпуск черновика (39й по счету), который выглядит уже так:

41. Вот сейчас мы можем точно сказать, что у нас есть полная информация по нескольким хромосомам (первой, в конце 2019го, была закончена Х). Да, еще остаются пробелы, но с каждым месяцем их становится все меньше.

42. Почему некоторые участки все еще белые? Они состоят из массы очень похожих последовательностей, это как складывать пазл моря или неба.

Тут работу ведут уже совсем молодые ученые, среди которых очень много русских, украинских, белорусских, грузинских, и прочих имен.

43. Увы, абсолютное большинство работают не из своих стран. Они разрабатывают абсолютно сумасшедшие компьютерные алгоритмы для сборки сложных ДНКовых пазлов.

44. Что нашли ученые в ранее неизведанных участках генома человека? Разбираемся, потерпите. Знаем, что в них откапываются обломки древних вирусов. Знаем, что во многих таятся ключи к эволюционным загадкам нашего происхождения.

45. Короче, в ближайшие несколько лет мы узнаем еще много чего нового. А я буду пытаться переводить эту информацию для вас с научного языка на человеческий.

46. Для продвинутых, сегодня оставляю не ссылки на статьи, а книги. Первая абсолютно точно переведена на русский и есть в сети. Все три в оригинале я видела на русских и украинских сайтах книжных магазинов.

47. The Genome War: How Craig Venter Tried to Capture the Code of Life and Save the World
James Shreeve (Knopf, 2004) / Геномная Война, Джеймс Шрив
Cracking the Genome: Inside the Race to Unlock Human DNA Kevin Davies (Free Press, 2001) / Взлом генома, Кевин Дэвис

48. The Common Thread: A Story of Science, Politics, Ethics, and the Human Genome
John Sulston and Georgina Ferry (Joseph Henry, 2002).

49. С наступающим вас, мои золотые! Спасибо вам за этот год. За все подписки, лайки, ретвиты, вопросы, комментарии и советы!
Вы у меня чудесные, и я вам очень за все благодарна.
Мира вам, счастья, благополучия и ЗДОРОВЬЯ, где бы вы ни были.

50. А что будет на следующей неделе? Помогу нашему прекрасному доктору Вайсу разбираться с генетикой ожирения. А там - куда клавиатура заведет. Не пропадайте!

@threadreaderapp unroll