เทคโนโลยี ตั้งแต่การแก้ไขยีน การกำหนดโครงสร้างโปรตีน ไปจนถึงการคำนวณด้วยควอนตัม เทคโนโลยีเหล่านี้มีแนวโน้มว่าจะมีผลกระทบต่อวิทยาศาสตร์ในปีนี้ จีโนมที่ก่อตัวเต็มที่ ประมาณหนึ่งในสิบของจีโนมมนุษย์ยังคงไม่ได้รับการสำรวจเมื่อนักวิจัยจีโนม คาเรน มิก้า จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ซานตาครูซและอดัม ฟิลิปปีแห่งสถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติในเมืองเบเทสดา รัฐแมริแลนด์ ได้ก่อตั้งกลุ่มสมาคม เทโลเมียร์ ทู เทโลเมียร์ T2T

ในปี 2019 ตอนนี้ตัวเลขนี้เป็นศูนย์ ในการพิมพ์ล่วงหน้าที่ตีพิมพ์ เมื่อเดือนพฤษภาคมที่ผ่านมา กลุ่มสมาคมได้รายงานลำดับจีโนมมนุษย์ตั้งแต่ต้นจนจบชุดแรก โดยเพิ่มคู่เบสใหม่เกือบ 200 ล้านคู่ลงในลำดับฉันทามติของจีโนมมนุษย์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งเรียกว่า GRCh38 และเขียนบทสุดท้ายของมนุษย์ โครงการจีโนม เปิดตัวครั้งแรกในปี 2013 GRCh38 ได้กลายเป็นพื้นฐานที่มีค่าสำหรับลำดับการอ่านที่ตรงกัน แต่ก็เต็มไปด้วยข้อบกพร่อง

สาเหตุหลักมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าเทคโนโลยีการจัดลำดับที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งพัฒนาโดยอิลลูมินาในซานดิเอโก รัฐแคลิฟอร์เนีย ให้การอ่านที่แม่นยำแต่สั้น พวกมันไม่นานพอที่จะแสดงลำดับจีโนมซ้ำๆได้รวมถึงเทโลเมียร์ ซึ่งครอบคลุมส่วนปลายของโครโมโซม และเซนโทรเมียร์ ซึ่งประสานการแบ่งตัวของ DNA ที่จำลองใหม่ระหว่างการแบ่งเซลล์ เทคโนโลยีการจัดลำดับการอ่านที่ยาวนานได้เปลี่ยนกฎของเกม

พัฒนาโดยแปซิฟิก ไบโอไซเอนซ์ ในเมืองเมนโลพาร์ก รัฐแคลิฟอร์เนีย และออกซ์ฟอร์ด นาโนพอร์ เทคโนโลยี ONT ในเมืองอ็อกซ์ฟอร์ด ประเทศอังกฤษ พวกเขาสามารถจัดลำดับฐานได้หลายสิบ หรือหลายแสนฐานในการอ่านเพียงครั้งเดียว แต่อย่างน้อยก็ไม่มีปัญหาในตอนแรก อย่างไรก็ตาม เมื่อถึงเวลาที่ทีม T2T สร้างขึ้นใหม่ 2 โครโมโซมเดี่ยวชุดแรก X และอีก 8 โครโมโซมในปี 2020 การจัดลำดับของแปซิฟิกไบโอไซเอนซ์ ได้ก้าวมาถึงจุดที่นักวิทยาศาสตร์ T2T

ซึ่งสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ รอยนิ้วมือบางๆเหล่านี้ทำให้โครโมโซมที่ยาว และซ้ำกันสามารถจัดการได้ และจีโนมที่เหลือก็เรียงตัวกันอย่างรวดเร็ว แพลตฟอร์ม ONT ยังจับภาพการดัดแปลง DNA จำนวนมากที่ปรับการแสดงออกของยีน และ T2T ยังสามารถแสดงเครื่องหมายเอพิเจเนติกส์เหล่านี้ทั่วทั้งจีโนม จีโนม T2T ที่แก้ไขได้มาจากสายเซลล์ที่มีโครโมโซมเหมือนกันสองชุด จีโนมมนุษย์แบบดิพลอยด์ปกติประกอบด้วยโครโมโซมแต่ละตัวสองรุ่น

ขณะนี้นักวิจัยกำลังทำงานเกี่ยวกับกลยุทธ์ การค่อยเป็นค่อยไป ซึ่งสามารถเชื่อมโยงแต่ละลำดับกับสำเนาของโครโมโซม ที่สอดคล้องกันได้อย่างมั่นใจ เรามีฉากฉากที่สวยงามอยู่แล้ว มิก้ากล่าวงานประกอบแบบดิพลอยด์นี้ดำเนินการร่วมกับองค์กรพันธมิตรของ T2T นั่นคือ สมาคมการอ้างอิงแพนจีโนมของมนุษย์ ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างแผนที่จีโนม ที่เป็นตัวแทนมากขึ้นโดยอิงจากผู้บริจาคหลายร้อยรายจากทั่วโลก

เราตั้งเป้าหมายที่จะครอบคลุมความหลากหลาย ของอัลลีลของมนุษย์โดยเฉลี่ย 97 เปอร์เซ็นต์ เอริช จาร์วิสหนึ่งในนักวิจัยหลักของกลุ่มและนักพันธุศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยร็อคกี้เฟลเลอร์ ในนิวยอร์กกล่าว ในฐานะประธานโครงการจีโนมสัตว์มีกระดูกสันหลัง จาร์วิสยังหวังที่จะใช้โอกาสในการประกอบจีโนมเต็มรูปแบบเหล่านี้ เพื่อสร้างลำดับสำหรับสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิดบนโลก ผมคิดว่าในอีก 10 ปีข้างหน้า เราจะสร้างจีโนมจากเทโลเมียร์ไปจนถึงเทโลเมียร์เป็นประจำ

เขากล่าวโซลูชั่นสำหรับโครงสร้างโปรตีน โครงสร้างกำหนดฟังก์ชันแต่มันยากที่จะวัด ความก้าวหน้าทางการทดลองและการคำนวณที่สำคัญในช่วง 2 ปีที่ผ่านมาทำให้นักวิจัยมีเครื่องมือเพิ่มเติม ในการกำหนดโครงสร้างโปรตีนด้วยความเร็วและความละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน อัลกอริธึมการทำนายโครงสร้างอัลฟ่าโฟลด์ 2 ที่พัฒนาโดยดีปมายด์บริษัทในเครือของอัลฟาเบท ซึ่งอยู่ในประเทศในลอนดอน ใช้กลยุทธ์การเรียนรู้เชิงลึก

เพื่อคาดการณ์รูปร่างของโปรตีนที่ถูกพับจากลำดับกรดอะมิโน หลังจากชนะอย่างเด็ดขาดในการแข่งขันการประเมินโครงสร้างโปรตีนคาดการณ์ที่สำคัญในปี 2020 ซึ่งนักชีววิทยาทดสอบอัลกอริธึม การทำนายโครงสร้างโปรตีนของพวกเขา ชื่อเสียงและความนิยมของอัลฟ่าโฟลด์ 2 ก็พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เจเน็ต ธอร์นตัน ผู้อาวุโสและอดีตผู้อำนวยการ สถาบันชีวสารสนเทศแห่งยุโรป ในเมืองฮิงค์สตันสหราชอาณาจักรกล่าวว่า สำหรับโครงสร้างบางอย่าง

การคาดคะเนนั้นเกือบจะดีจนน่าตกใจ นับตั้งแต่การปรากฏตัวต่อสาธารณะ เมื่อเดือนกรกฎาคมที่ผ่านมาอัลฟ่าโฟลด์ 2 ได้ถูกนำไปใช้กับโปรตีโอม เพื่อกำหนดโครงสร้างของโปรตีนทั้งหมดที่แสดงออกในร่างกายมนุษย์ และในสิ่งมีชีวิตจำลอง 20 แบบดูธรรมชาติ 595 635 2021 รวมทั้งโปรตีนเกือบ 440, 000 ชนิดในฐานข้อมูลสวิสพรอททำให้จำนวนโปรตีนที่มีข้อมูลการสร้างแบบจำลอง ที่มีความมั่นใจสูงเพิ่มขึ้นอย่างมาก

อัลกอริธึมอัลฟ่าโฟลด์มีประสิทธิภาพไม่น้อย กับสารเชิงซ้อนของโปรตีนหลายสาย ในขณะเดียวกัน ความก้าวหน้าในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบแช่เยือกแข็ง ช่วยให้นักวิจัยสามารถทดลองแก้ปัญหาได้ แม้กระทั่งโปรตีนและสารเชิงซ้อนที่ซับซ้อนที่สุดไครโอ EM สแกนโมเลกุลที่แช่แข็งทันทีด้วยลำแสงอิเล็กตรอน สร้างภาพโปรตีนในทิศทางต่างๆ ซึ่งสามารถประกอบขึ้นด้วยคอมพิวเตอร์เป็นโครงสร้างสามมิติ ในปี 2020 การปรับปรุงฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ไครโอ EM ทำให้ 2 ทีมสามารถสร้างโครงสร้าง

บทควาทที่น่าสนใจ : ผิวหนัง เคล็ดลับในการป้องกันตัวร้อนในหน้าร้อนและการดูแลผิวหนังของทารก