Os cientistas preencheram milhões de pedaços perdidos de DNA humano, produzindo a sequência mais completa e sem lacunas do genoma humano já produzida, com exceção de um minúsculo cromossomo.
A façanha, possibilitada por tecnologias de sequenciamento de genoma cada vez melhores e um consórcio de mais de 100 cientistas, estabelece uma nova referência para a compreensão da diversidade genética humana em toda a sua glória.
A equipe também corrigiu milhares de erros estruturais em nosso genoma de referência mais completo anterior durante o processo. A conquista não pode ser subestimada: ela possui um enorme potencial para entender melhor a evolução e as doenças humanas.
“Verdadeiramente terminar a sequência do genoma humano foi como colocar um novo par de óculos”, diz o bioinformático Adam Phillippy, do Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano dos EUA.
“Agora que podemos ver tudo claramente, estamos um passo mais perto de entender o que tudo isso significa.”
Desde o lançamento do Projeto Genoma Humano, há mais de 30 anos, as tecnologias de sequenciamento genético e pipelines de processamento de dados estão ficando mais rápidos, baratos e precisos, permitindo que os pesquisadores amostram, sequenciem e comparem mais genomas a cada ano que passa.
Mas grandes pedaços de DNA – cerca de 8% do genoma humano – ainda estavam faltando na sequência de referência mais recente que os cientistas usam como modelo para montar amostras de DNA recém-sequenciadas.
Agora, os cientistas reuniram as partes do genoma humano que há muito tempo são ‘não seqüenciáveis’ para montar o genoma de referência mais completo até o momento, compartilhando suas descobertas em uma coleção de seis artigos publicados na revista Science.
O esforço de pesquisa hercúleo adiciona aproximadamente 200 milhões de pares de base de informação genética – o valor de um cromossomo completo – ao genoma humano. A maioria deles está localizada nos telômeros, as tampas protetoras na extremidade de cada cromossomo, e nas densas seções médias dos cromossomos, chamadas centrômeros.
“Finalmente, de ponta a ponta, de telômero a telômero, temos uma montagem do genoma que podemos observar”, diz Winston Timp, engenheiro biomédico da Universidade Johns Hopkins.
É louco pensar que havia tantas lacunas no genoma humano como o conhecíamos; milhões de bases perdidas, na verdade. Mas fala da beleza sedutora e da pura complexidade das cargas de DNA amontoadas dentro de nossas células, codificando todos os detalhes íntimos da vida.
“Conseguimos uma enorme compreensão da biologia humana e das doenças por ter cerca de 90% do genoma humano”, diz o bioinformático David Haussler, do Instituto de Genômica de Santa Cruz da Universidade da Califórnia (UC).
“Mas havia muitos aspectos importantes que estavam ocultos, fora da vista da ciência, porque não tínhamos a tecnologia para ler essas porções do genoma.”
Os cientistas mapearam pela primeira vez o genoma humano décadas atrás, reunindo e sobrepondo ‘short reads’ de DNA que capturavam apenas várias centenas de bases de cada vez. Então, o sequenciamento de leitura longa permitiu que eles entendessem pedaços repetitivos de DNA anteriormente ‘ilegíveis’ que há muito desafiavam a pesquisa.
“Essas partes do genoma humano que não conseguimos estudar há mais de 20 anos são importantes para nossa compreensão de como o genoma funciona, doenças genéticas e diversidade e evolução humana”, diz Karen Miga, geneticista da UC Santa Cruz, que liderou o consórcio de pesquisadores.
O novo genoma ‘sem lacunas’, que agora totaliza mais de 3 bilhões de bases, também pode esclarecer como os pares de cromossomos se separam e se dividem sem problemas, a mecânica dos chamados genes saltadores que saltam ao redor do genoma e o talvez -papel crucial de longos trechos de DNA duplicado.
“Abrindo essas novas partes do genoma, achamos que haverá variação genética contribuindo para muitas características diferentes e risco de doenças”, diz o biólogo evolucionista Rajiv McCoy, da Universidade Johns Hopkins. Mas ele acrescenta: “há um aspecto disso que é como, ainda não sabemos o que não sabemos”.
Em vez de ser um mosaico de sequências coletadas de vários indivíduos, o genoma de referência recém-criado foi montado usando um tipo especial de linhagem celular que tem duas cópias idênticas de cada cromossomo (ao contrário da maioria das células humanas, que carregam duas cópias ligeiramente diferentes).
Isso significa que ainda há muito trabalho a ser feito para finalizar o genoma de referência (o cromossomo Y ainda precisa ser concluído), mas o grupo está cada vez mais perto de finalmente sequenciar cada último nucleotídeo do DNA humano.
Embora os pesquisadores tenham grandes esperanças de que o genoma quase completo, apelidado de T2T-CHM13, possa abrir caminho para uma representação mais inclusiva da diversidade humana, o campo em geral ainda está lutando para resolver injustiças históricas na ciência do genoma e a falta de diversidade em estudos genéticos que ameaça exacerbar as disparidades de saúde.
No entanto, equipes de cientistas já usaram a sequência de referência quase completa para descobrir mais de 2 milhões de variantes anteriormente desconhecidas no genoma humano, o que enriquecerá nossa compreensão de como as diferenças genéticas individuais podem contribuir para certas doenças.
É claro que o tempo dirá se a medicina personalizada pode realmente cumprir sua promessa de oferecer tratamentos acessíveis e direcionados com base na composição genética de um indivíduo, mas os pesquisadores estão animados.
“No futuro, quando alguém tiver seu genoma sequenciado, poderemos identificar todas as variantes em seu DNA e usar essas informações para orientar melhor sua saúde”, diz Phillippy.
Publicado em 02/04/2022 20h13
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