En milepæl i arvelighetshistorien var da alle genene i menneskekroppen ble kartlagt i det store gen-prosjektet på begynnelsen av 2000-årene. Uten datateknologien ville prosjektet vært utenkelig. Også norske forskere deltok.

(Tekst: Aashild Sørheim)

Siden har utviklingen gått med stormskritt, og situasjonen ved begynnelsen av 2011 er beskrevet av flere. Se lenker nederst i denne artikkelen.

HGP 2000

Human genomprosjektet, HGP, er prosjekt som gikk ut på å fullstendig kartlegge, sekvensere, rekkefølgen av de ca. 3 milliarder byggesteinene, basene, i alt arvestoff, DNA, i menneskets genom. Forslaget og planleggingen ble gjort i 1988 av en internasjonal gruppe vitenskapsmenn, og ble fra 1991 av finansiert av National Institute of Health og Department of Energy i USA, etter hvert også av andre land. Målet var å komme i mål innen 2005. Grunnet dramatisk forbedrete metoder presenterte man målet som nådd alt i 2000. Målet var ikke helt nådd, men det offentlige Human Genome Project hadde etter 1997 fått en rival i en privat institusjon, Celera genomics, som brukte en noe annen fremgangsmåte, men som samtidig benyttet seg av alt som det offentlige prosjektet hadde publisert eller gjort tilgjengelig.

Resultatene ble da forsert frem som parallelle artikler i 2001 i henholdsvis tidsskriftene Nature og Science. I bølgene som fulgte kom det frem at Celera genomics bare hadde sekvensert DNA fra en enkelt person - nemlig Celeras eier. Norske forskere har bidratt med kartlegging av 4 millioner DNA-byggesteiner i to områder av kromosom 16. Selv om rekkefølgen av basene er kjent, er virkningen til mange av genene fortsatt ukjent. Kartleggingen reiser mange etiske og juridiske spørsmål, bl.a. om muligheten for patentering av enkeltgener og genkombinasjoner, og retten til å bruke gener i medisinsk behandling.

Biologisk bakgrunn

I vanlige celler er det et dobbelt sett av DNA slik at hver cellekjerne inneholder ca. 6 milliarder basepar. De er fordelt på 46 kromosomer der 22 kromosomer danner like par (autosomer) og to kromosomer enten er et X-kromosom og et Y-kromosom hos menn, eller to X-kromosomer hos kvinner. Kjønnscellene, spermiene hos menn og eggcellen hos kvinner, har 23 enkeltkromosomer. Basene er satt sammen av 4 mulige: adenin, cytosin, guanin og tymin. Fordi DNA er en dobbelttråd, snakker man avvekslende (synonymt) om baserekkefølge og basepar-rekkefølge.

Hensikten med en sekvensering av kjerne-DNA fra den ene kromosomende til den andre, er at man da vil oppdage en rekke hittil ukjente DNA-funksjoner som deretter kan studeres. Bare ca  20-30 % av det totale DNA i cellen koder for mRNA for proteinsyntese eller for andre RNA-typer som ikke er direkte kodende. Disse vi kaller noncoding RNA, og  de er sannsynligvis meget viktig i svært mange reguleringsprosesser. Vi begynner så vidt å skjønne noe av dette, men her er det mye igjen å finne ut av, som kan ha store konsekvenser, og er av viktig betydning i kreftprosessen.I tillegg  består  DNA av en rekke såkalte «ikke-funksjonelle» sekvenser som utgjøres  av mange klasser av repeterte DNA-sekvenser. Dette repetitive DNA kan ha funksjoner som vi i dag ikke kjenner selv om det er blitt kalt «avfalls-DNA» (junc DNA).

  
Utenfor cellekjernen finner vi i mitokondriene mitokondriegenomet, mtDNA, som består av 16 569 baser. mtDNA ble fullstendig sekvensert alt i 1981 (Cambridge-sekvensen). Siden da er alle mitokondriegenene, sykdommer knyttet til mutasjoner i disse, og DNA av annen type, hypervariabelt DNA, blitt kartlagt. Fordi nedarving av mtDNA bare skjer gjennom mødre, er viktige oppdagelser gjort om menneskets nedstamming og vandring på Jorden.

Historikk

Ideen til et organisert samarbeid for å sekvensere genomet og for å skaffe penger til dette ble til fra midten av 1980-årene, hvor USAs Department of Energy og National Institute of Health ble sentrale i planleggingen og med bevilgninger. I 1988 samlet 32 vitenskapsmenn fra 14 land seg i Sveits og grunnla HUGO (Human Genome Organisation) med hovedoppgave å koordinere arbeidet internasjonalt. De innså at den tilfeldige individuelle forskning verden over ikke ville bringe et samlet svar i overskuelig fremtid. Videre fant de at det var så mye arbeid å gjøre at man måtte forhindre at flere grupper satt og sekvenserte samme bit av genomet. Parallelt med dette skjedde en revolusjon i teknologien for å oppdage gener og for DNA-sekvensering. Det amerikanske forskningsprosjekt startet offisielt 1. oktober 1990. The Human Genome Project er i dag et internasjonalt konsortium av offentlig ansatte forskere med over 1000 medlemmer fra mer enn 50 land, deriblant Norge. Organisasjonen er administrativt delt i tre regionenheter, HUGO Americas, HUGO Europe og HUGO Pacific.

Celera genomics er en del av PE Corporation, et selskap med bioteknologi, human genteknologi, molekylærmedisin, genteknologisk farmasi og genteknologi innen jordbruk som hovedforretningsområder.

10 år etter

I løpet av de 10 årene som er gått etter den store HGP-milepælen har utviklingen av kunnskap og teknologi aksellerert voldsomt. Stikkord for dagens dypsekvenseringsprosjekter er International Cancer Genome Consortium (ICGC) og The Cancer Genome Atlas (TCGA).

Les mer om utviklingen de siste 10 år i Eric S. Landers store artikkel i Nature 10 februar 2011, "The Human Genome at Ten", (vol 470 s 187-197) 

Tilsvarende artikler finnes også i Science 4 og 11. februar 2011 og i Michael R. Strattons artikkel i Science 25 mars 2011 side 1553: "Exploring the Genomes of Cancer Cells: Progress and Promise" 

Kilder:
Store Norske Leksikon, (Tobias Gedde-Dahl jr) snl.no/human_genomprosjektet.

Professor dr. philos. Anne-Lise Børresen-Dale,forskningssjef Avdeling for Genetikkved Radiumhospitalets forskningsinstitutt

Linker:

Les mer om International Cancer Genome Consortium (ICGC) (Link til artikkelen "Intervju med Anne-Lise Børrresen-Dale, president i European Association for Cancer Research, EACR"

The Human Genome Organisation: hugo-international.org

Wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Human_Genome_Project