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ilustração de um quebra-cabeça, sendo que as peças são as bases nitrogenadas A, T, C e G e estão faltando algumas peças na montagem
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Sequenciamento completo do genoma

por | 19 May, 2022 | Notícias

Saiba mais sobre o projeto que completou o sequenciamento do genoma humano e quais as implicações para a saúde e personalização de tratamentos.

Há mais de 30 anos começava o estudo que tinha como objetivo principal fazer o sequenciamento do genoma humano. Porém, até pouco tempo ainda faltava ser desvendado cerca de 8% do nosso DNA. 

Entenda quais foram as limitações enfrentadas pelos pesquisadores nas últimas décadas e quais foram os projetos e tecnologias que permitiram que o sequenciamento do genoma humano chegasse, finalmente, a 100%.

Projeto Genoma Humano

Até 1990 a genética já havia desvendado que o DNA era a molécula responsável pela transmissão das informações passadas de geração em geração. Também já era conhecida a composição e a estrutura em dupla hélice da molécula. 

As inúmeras descobertas sobre o DNA foram fundamentais para que o Projeto Genoma Humano fosse iniciado em 1990, e uma grande revolução na genética humana teve início. Com o envolvimento de centros de pesquisas de 18 países, o Projeto foi finalizado depois de 13 anos, em 2003, tendo sequenciado cerca de 90% do genoma humano.

O sequenciamento do genoma é a técnica que identifica a ordem das bases nitrogenadas no DNA. 

Todas essas informações enriqueceram o conhecimento sobre a complexidade de funcionamento do nosso genoma e diversas outras áreas, como a evolução humana, as doenças genéticas e as migrações populacionais. O Projeto também possibilitou o avanço de novas técnicas de sequenciamento e até mesmo de edição genética.

Como resultado do Projeto, foi criado um genoma de referência, extremamente útil para diversas pesquisas que, ao buscar por variantes genéticas, podem ser capazes de identificar as diferenças entre os indivíduos, sejam elas relacionadas a características físicas, de ancestralidade ou de saúde.

Porém, ainda haviam cerca de 400 trechos do genoma não preenchidos e uma precisão de menos de 1 erro a cada 10 mil pares de base. Os trechos não sequenciados e a taxa de erro, apesar de considerada muito baixa, traziam algumas incertezas para as pesquisas que utilizam o genoma de referência.

Com isso, após o Projeto Genoma Humano, outras grandes iniciativas realizaram o sequenciamento do genoma com o objetivo de corrigir possíveis erros na sequência, de preencher os trechos ainda não sequenciados e de sequenciar amostras de populações mais diversas.

Telomere-to-telomere

Como o genoma humano é muito grande, não é possível ler a sua sequência de uma só vez. Para isso, as técnicas de sequenciamento, como o Método de Sanger e o Sequenciamento de Nova Geração (NGS) envolvem a quebra do DNA em trechos menores e sequenciamento. Em seguida, com o auxílio de ferramentas computacionais, as peças são organizadas e montadas de acordo com o genoma de referência.

Assim, as regiões cromossômicas que possuem sequências muito repetitivas de bases nitrogenadas dificultavam o sequenciamento pelas técnicas utilizadas no Projeto Genoma Humano, pois era difícil “encaixar” os trechos menores de forma correta.

Com o advento de novas abordagens computacionais e novas técnicas de sequenciamento, chamadas de Sequenciamento de Terceira geração (long-reads), foi possível completar a sequência do genoma humano.

ilustração mostrando dois cromossomos, com destaque para as regiões centroméricas, indicando que o trecho repetitivo pode ser melhor sequenciado pela técnica de long read

O Consórcio Telomere-to-Telomere (em tradução livre, telômero-a-telômero) anunciou, em 2019, que havia conseguido utilizar a tecnologia de long-reads para realizar o sequenciamento do genoma humano de forma mais eficiente do que havia sido feito até então. No ano seguinte, sequenciaram um cromossomo completo pela primeira vez.

Os telômeros são sequências repetitivas que estão nas pontas dos cromossomos. Assim, o nome do Consórcio remete ao seu principal objetivo, o sequenciamento completo de todos os cromossomos, de ponta a ponta.

Agora, em 2022, o grupo publicou o resultado do sequenciamento completo do genoma humano na renomada revista Science, incluindo alguns genes e regiões repetitivas de DNA, como os telômeros (porções finais dos cromossomos) e os centrômeros (porções centrais dos cromossomos). 

Com isso, mais um passo foi dado para aumentar o conhecimento sobre o nosso genoma e para o entendimento sobre as diferenças individuais do DNA que influenciam nossa saúde e que podem ter implicações para a medicina de precisão.

Eric Green, diretor do National Human Genome Research Institute, parte do Instituto norte-americano National Institute of Health, ao se referir às inúmeras pesquisas que virão a partir da completude do sequenciamento do genoma, escreveu: “Essa é a alegria da ciência e da pesquisa: o trabalho nunca acaba”.

 

Referências

  1. https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ
  2. Vollger MR et al. Improved assembly and variant detection of a haploid human genome using single-molecule, high-fidelity long reads. Ann Hum Genet. 2020 Mar;84(2):125-140. doi: 10.1111/ahg.12364.
  3. Miga KH et al. Telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome. Nature. 2020 Sep;585(7823):79-84. doi: 10.1038/s41586-020-2547-7.
  4. 4. Nurk S et al. The complete sequence of a human genome. Science. 2022 Mar; 376 (6588): 44-53. doi: 10.1126/science.abj6987
  5. https://www.scientificamerican.com/article/completing-the-human-genome-sequence-again/

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