為什么Craig Venter的方法在破譯科學界攻擊的人類遺傳密碼?
如果被“攻擊”你的意思是預測他們會失敗,或者抱怨它經(jīng)常被描繪,這就是故事。
人類基因組計劃的目標是對人類基因組進行繪圖和測序,該項目由公共資助并作為國際合作執(zhí)行。
預計映射會產(chǎn)生三種類型的地圖。首先,密集的遺傳圖譜使遺傳學家將最終序列與人類特征的遺傳聯(lián)系起來。第二,細胞遺傳學圖譜,使染色體上的條帶模式可以與最終序列相關聯(lián)。第三,物理圖譜 - 在基因組中具有已知位置的實際克隆DNA組。物理圖譜將具有多種分辨率,最終的圖譜是一個序列就緒的圖譜 - 將被測序的實際DNA。由于測序機器只能讀取短片段,因此序列就緒圖譜中的每個克隆都將由許多隨機片段組裝而成。
因為之前沒有人對如此大的基因組進行測序,并且已知人類基因組具有看起來彼此相似的大區(qū)域 - 重復 - 制作了幾個不同的物理圖譜。一些團體認為應該有很多層次的物理地圖,我(當時是一個濕透的研究生)稱之為“映射到地面”的方法。其他人想要一種更簡約的方法。最后,三個主要的映射層推動了該項目。
在底部 - 序列就緒組 - 是BAC(細菌人工染色體),大小為幾百千堿基。發(fā)現(xiàn)了大量的BAC,它們的末端排序,并且構建了一個地圖,選擇了一個最小化重疊的集合 - 但保留了足夠的空間以使它們之間沒有間隙。
YAC(酵母人工染色體)的水平上升了數(shù)百千堿基。最初YAC旨在成為序列就緒的地圖,但一個丑陋的發(fā)現(xiàn)是YAC經(jīng)常重新排列,因此不是基因組的忠實拷貝。足夠好用于另一級別的地圖,但不值得信賴。
對于最長的范圍是幾種版本的輻射雜化(RH)圖。這些允許在許多兆堿基范圍內(nèi)的步驟,但不是實際的獨立克隆。(最后看我的鏈接;至少有一個解釋了RH地圖)。
人類項目具有非常先進的映射和大量試驗項目,以展示測序技術。這種規(guī)模的排序確實意味著建立工廠,技術人員團隊在科學裝配線上工作。自動測序儀器非常棒,但需要制作大量純化的DNA然后進行處理,以便機器可以讀取它。
克雷格·文特爾(Craig Venter)大步走進并表示他將免除所有的測繪工作并進行測序。他不是一次重新組裝100個千堿基,而是簡單地粉碎整個基因組并重建它。這是他用來對第一個細菌基因組進行測序的方法,但這些方法大約是人類基因組大小的1/1000,而且重復次數(shù)要少得多。因此,一些思考序列裝配問題的非常聰明的科學家宣稱,在那個尺度上它可能在計算上難以處理。
Venter擅長的一件事是招募聰明人,而對于Celera Genomics,他以Gene Meyers的形式抓住了一個嚴肅的天才。邁耶領導的團隊確實成功解決了算法挑戰(zhàn)。通過測序兩種不同大小的片段 - 一個大約30kb和一個大約15kb - 以及一大堆單個讀數(shù),他們成功地組裝了一個人類基因組。
這經(jīng)常被描繪出來 - 這就是令人討厭的事實 - 強硬的Celera開箱即用,并且在拙劣的,臃腫的公共努力之前飆升。這對公眾的努力是非常不公平的。
首先,Celera可以通過使用已完成的公共序列區(qū)域作為測試的真實性來了解他們的策略。其次,他們還可以使用所有的映射數(shù)據(jù) - 這是為公眾生成的最終序列增加了大量的效用。第三,公眾的努力為Celera的測序工廠創(chuàng)造了整個技術基礎。
與現(xiàn)在相比,測序之所以如此便宜的一個主要原因是人們不再需要工廠了。在他們的廚房里只有1萬美元設備的單身人士現(xiàn)在可以對人類基因組進行測序,但更典型的是,這是由一個小團隊和大約100萬美元的設備完成的(后者整體上更便宜,因為它可以產(chǎn)生更多的基因組分攤設備成本)。
我在2016年開始探索人類基因組計劃的替代方案,以及它們?nèi)绾斡绊慍elera。閱讀它們以獲取血腥細節(jié)和推測。
HGP Counterfactuals,第2部分:被遺忘的地圖
HGP Counterfactuals,第4部分:測序技術景觀大約1992年
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