Gjennombrudd: Menneskets siste DNA er kartlagt

Menneskegenomprosjektet hoppet over en del av DNA-et som den gangen var umulig å lese, og som mange dessuten betraktet som ubetydelig.

Men takket være ny teknologi har forskerne nå endelig kartlagt den manglende biten – og den har vist seg å inneholde nøkkelen til historien om forfedrene våre og til behandlinger mot livstruende sykdommer som kreft.

Gammelt genom manglet noe

Den bragden menneskegenomprosjektet fullførte i 2003, var uten tvil avgjørende. Prosjektet kartla nesten tre milliarder genetiske bokstaver, og resultatene har senere gitt forskerne en utrolig innsikt i menneskets biologi og et uunnværlig verktøy til å utvikle nye behandlinger mot blant annet kreft og hjerte-kar-sykdommer.

Men da den amerikanske presidenten og kollegene hans stolt annonserte at forskerne hadde kartlagt hele DNA-sekvensen hos mennesket, var det en sannhet med modifikasjoner.

For det første inneholdt den kartlagte sekvensen 341 hull der det manglet flere millioner genetiske bokstaver, såkalte basepar, som forskerne ikke kunne tyde. For det andre hadde forskerne allerede fra begynnelsen lagt lista lavt og hadde egentlig bare satt seg fore å sekvensere 92 prosent av genomet.

De 92 prosentene ble betraktet som den mest interessante delen av genomet. Her sitter nemlig stort sett alle de 22 000 genene som fungerer som arbeidstegninger for kroppens proteiner. Genene har lenge blitt betraktet som den viktigste delen av DNA-et nettopp fordi de sørger for at cellen kan bygge de livsnødvendige proteinene.

De resterende åtte prosentene av genomet befinner seg hovedsakelig i midten av kromosomene eller helt ute mot spissen. Her sitter det bare bare noen få gener som gir opphav til proteiner, og derfor var dette DNA-et på sett og vis uinteressant.

Det var imidlertid ikke den eneste grunnen til at forskerne bak menneskegenomprosjektet hoppet over de siste åtte prosentene. Sannheten er at det ikke var mulig å sekvensere hele genomet med de teknikkene de hadde til rådighet den gangen.

Men takket være ny teknologi har forskerne nå endelig kartlagt den siste delen av menneskets DNA.

Det siste DNA-et gjentar seg selv

Baseparene i de første 92 prosentene av DNA-et vårt kan sammenlignes med bokstavene i en bok. De danner en rekke ulike ord som til sammen blir til meningsfylte setninger som for eksempel kan formulere den genetiske oppskriften på et protein.

I de siste åtte prosentene danner imidlertid ikke bokstavene meningsfylte setninger. Her danner de i stedet et enkelt ord eller en kort setning som gjentar seg selv opptil flere tusen ganger etter hverandre. Og det er disse gjentakelsene som gjorde det umulig for forskerne å fullføre kartleggingen i 2003.

Den gangen kunne forskerne bare sekvensere små biter DNA på et par hundre genetiske bokstaver om gangen. Derfor måtte de kutte opp DNA-et i utallige små biter, sekvensere dem og så senere forsøke å finne ut hvordan de enkelte bitene passet sammen.

Prosessen svarer til at du har en rekke kopier av en avisartikkel som du klipper opp i tilfeldige biter. Fra én kopi av artikkelen har du et fragment der det står «og stormfull natt», fra en annen har du «en mørk og stormfull», og fra en tredje har du «Det var en mørk». Ut fra fragmentene kan du sette sammen den opprinnelige setningen «Det var en mørk og stormfull natt». Og slik fortsetter du til du har gjenskapt hele artikkelen.

Metoden fungerer imidlertid ikke hvis teksten består av det samme ordet gjentatt igjen og igjen. Og det var nettopp derfor forskerne hadde problemer med de siste gjentakende DNA-sekvensene.

I løpet av det siste tiåret har forskerne imidlertid utviklet metoder som kan sekvensere deler av DNA på over hundre tusen basepar, og de trenger dermed ikke lenger å kutte DNA-et i små biter. Derfor har forskerne som står bak det internasjonale prosjektet T2T Consortium, nå klart å kartlegge de resterende åtte prosentene av menneskets DNA.

For første gang er hver eneste side i den boken av genetiske bokstaver som utgjør et menneskes genom, altså blitt kartlagt. Boken mangler noen få ord her og der – en nesten uunngåelig situasjon i en kryptisk tekst med tre milliarder bokstaver – men helheten er komplett.

Forskerne understreker at det komplette genomet stammer fra en kvinne, noe som betyr at de fortsatt ikke har klart å få helt orden på det mannlige Y-kromosomet – et problem som de nå jobber intensivt med. Uansett er den nye kartleggingen av menneskets DNA et enormt gjennombrudd som vil få stor betydning for helsen vår – og for synet vårt på fortiden.

Nye gener kan føre til kreft

Hoveddelen av de nesten to hundre millionene ekstra basepar som nå har blitt lagt til den menneskelige genomsekvensen, kommer fra de veldig repetitive delene av kromosomene. Men selv om de så langt har blitt oppfattet som uinteressante, viser de seg nå å inneholde verdifull informasjon.

Fordi hoveddelen av dette DNA-et ikke brukes til noe, er det et yndet sted for mutasjoner, altså endringer i de genetiske bokstavene. Mutasjoner som oppstår i et gen eller en annen viktig del av DNA-sekvensen, vil i de fleste tilfeller være skadelige, og derfor vil evolusjonen raskt sørge for å luke dem vekk.

Men i de repetitive sekvensene får mutasjonene lov til å bli fordi de ikke ødelegger noe viktig. Og det er nyttig for forskerne. Mutasjonene kan blant annet avsløre hvor nær beslektet to personer er. Hvis de har mange av de samme mutasjonene, er de nær beslektet.

Samme prinsipp kan brukes til å undersøke slektskapet mellom hele folkeslag og dermed lære om folkeslagenes historie.

I tillegg oppdaget forskerne at de nye DNA-sekvensene inneholdt hittil ukjente gener som kanskje har innflytelse på utviklingen av muskelsykdommer og kreft. Like overraskende var det at mer enn en fjerdedel av det nyoppdagede DNA-et omfattet lange sekvenser som hadde blitt kopiert fra ett kromosom til et annet.

Flere av disse kopierte sekvensene inneholder en rekke gener, blant annet genet LPA, som er en risikofaktor for hjerte-kar-sykdommer. Forskerne viste også at det er en betydelig forskjell i antallet av disse kopiene fra person til person samt fra folkeslag til folkeslag, noe som kan forklare hvorfor noen er mer utsatt for bestemte sykdommer enn andre.

Neste skritt er mannens DNA

Den nye kartleggingen av genomet er en avgjørende begivenhet, men den betyr ikke at forskerne nå er ferdige med å utforske menneskets DNA. Først og fremst gjelder det å få kartlagt Y-kromosomet, som ble hoppet over i denne omgang.

Y-kromosomet har til nå vært vanskelig å sekvensere fordi det inneholder mye repetitivt DNA. Men forskerne som står bak T2T Consortium, har opplyst at de allerede er i full gang med å kartlegge genomet fra en mann, så det vil ikke vare lenge før de har klart et fullstendig kart over Y-kromosomet, med gener som allerede er kjent for å spille en rolle for blant annet infertilitet, alzheimer og kreft.

Den neste store oppgaven blir å sekvensere det komplette genomet fra mange mennesker slik at forskerne kan kartlegge den genetiske variasjonen i verdens befolkning. Her samarbeider T2T Consortium med forskere fra et annet prosjekt, Human Pangenome Project, og det felles målet er å sekvensere genomet hos 350 personer. De er allerede i full gang med de første 70.

Alle disse genomene vil først og fremst gjøre det lettere å studere hvordan sykdommer nedarves, og dermed øke sjansene for å finne de genene som spiller en rolle for sykdommene.

Og ettersom de 350 personene kommer fra mange land, vil forskerne også få bedre innsikt i hvorfor ulike etniske befolkningsgrupper ikke har den samme risikoen for bestemte sykdommer og heller ikke reagerer likt på medisin.

Forskerne har med andre ord fortsatt mye arbeid foran seg. Utforskningen av menneskets DNA ble ikke avsluttet med George W. Bushs erklæring i 2003, og den er heller ikke ferdig nå.