اولین موفقیت بزرگ T2T در ژوئیه ۲۰۲۰ وقتی به دست آمد که پژوهشگران این پروژه توالی کامل کروموزوم X را منتشر کردند. در آن زمان، بهترین توالی موجود از کروموزوم X دارای ۲۹ شکاف بود و تیم T2T کل شکاف‌ها را پر کرد. سال بعد، آن‌ها توالی کامل کروموزوم شماره ۸ را منتشر کردند. در سال ۲۰۲۱، آن‌ها همچنین پیش‌چاپی باعنوان «توالی کامل یک ژنوم انسان» را منتشر کردند که در آن ۸ درصد توالی گمشده را پرکرده بودند.
خواندن تکرارها
اما هنوز ژنوم انسان به‌طور کامل خوانده نشده بود. ایشلر می‌گوید تیم از ترفند کوچکی استفاده کرده بود که برخی آن را تقلب نامیدند.
بیشتر سلول‌های بدن ما دارای دو نسخه از هر کروموزوم هستند: یکی از مادر و دیگری از پدر. این امر کنار هم قراردادن توالی‌ها را در کامپیوتر دشوارتر می‌کند، زیرا دو نسخه‌ی مذکور، تفاوت بسیار اندکی با هم دارند. برای رفع این مشکل، T2T از سلول‌های غیرعادی استفاده کرد که دو نسخه از دی‌ان‌ای پدری را دارند که تقریبا یکسان هستند. سلول‌های مذکور حاصل مول هیداتی‌فرم (بارداری مولار یا بچه‌خوره) بودند که نوعی بارداری ناموفق است.
تخمک‌ها و اسپرم‌ها فقط یک نسخه از هر کروموزوم دارند، بنابراین وقتی اسپرم تخمکی را بارور می‌کند، رویان حاصل دو نسخه دارد. اگرچه گاهی اوقات تخمک دی‌ان‌ای خود را از دست می‌دهد و سپس بارور می‌شود. سپس سلول تخمک که دی‌ان‌ای خود را از دست داده است، دی‌ان‌ای اسپرم را تکثیر می‌کند. مول هیداتی‌فرم ضایعات خطرناکی را تشکیل می‌دهد که تاحدودی شبیه سرطان هستند و باید برداشته شوند. این همان چیزی بود که T2T توالی‌یابی کرده بود. به باور برخی از پژوهشگران، آن‌ها فقط نیمی از ژنوم را خوانده بودند، زیرا ژنوم کامل از هر توالی خاصی دو نسخه دارد. اگرچه درمجموع توالی آن‌ها پیشرفت آشکاری نسبت‌به توالی‌های گذشته بود و بیش از ۲۰۰ میلیون حرف و دو هزار ژن را به ژنوم انسان اضافه کرد.
میگا می‌گوید داشتن ژنوم کامل به این معنا است که باید درنهایت بتوان دریافت بخش‌های تکراری دی‌ان‌ای چه کاری انجام می‌دهند. او می‌گوید: «اکنون این نقشه‌ها را داریم، بسیار هیجان‌زده‌ام که می‌دانم در این نواحی چه توالی‌های قرار دارند. اما عملکرد اصلی آن‌ها چیست؟ و اگر در این مناطق مشکلی وجود داشته باشد، چگونه می‌تواند به درک ما از بیماری‌های انسان و سلامت انسان کمک کند؟»
دی‌ان‌ای تکراری شامل توالی‌هایی زیادی است که می‌توانند در ژنوم جا‌به‌جا شوند و به آن‌ها «دی‌ان‌ای متحرک» گفته می‌شود. راشل اونیل، متخصص ژنتیک مولکولی در دانشگاه کِنه‌تیکت در استورس می‌گوید: «بسیاری از این عناصر در تکامل اخیر ما نقش داشته اند. بسیاری از جهش‌های تکاملی ازجمله جفت، از دست دادن دم و برخی عملکردهای مغزی را می‌توان به این نوع دی‌ان‌ای محرک نسبت داد.»
در همین حین، ایشلر به مضاعف‌شدگی‌ها اشاره می‌کند که در آن بخش‌های طولانی از دی‌ان‌ای که می‌توانند شامل چندین ژن باشند، به‌طور یکجا مضاعف می‌شوند. این توالی‌ها می‌توانند با سرعت غیرعادی تکامل پیدا کنند. ایشلر می‌گوید: «نتیجه‌ی این پدیده ظهور ژن‌های جدیدی است که مختص انسان‌ها هستند. این ژن‌ها به‌طور نامتناسبی در تفاوت‌هایی که ما را انسان می‌سازد، نقش دارند.»
درحالی‌که ژنوم انسان و شامپانزه ۹۹ درصد یکسان است، مضاعف‌شدگی‌ها یکی از راه‌هایی است که ازطریق آن، بین ما و شامپانزه‌ها تفاوت‌های مهمی می‌تواند ایجاد شود. ژنوم انسانی که در ابتدا منتشر شد، تا حد زیادی فاقد این توالی‌های مضاعف‌شده بود.
دانشمندان علوم اعصاب نشان داده‌اند برخی از ژن‌های مضاعف‌شده در عملکرد مغز مهم هستند. اما ژنتیک‌دانان نمی‌توانستند آن‌ها را به‌طور دقیق بررسی کنند، زیرا در تکرارهایی قرار داشتند که در ژنوم‌های قدیمی‌تر نیامده بود.
توالی T2T درنهایت در شماره ویژه‌ای از مجله ساینس در مارس ۲۰۲۲ منتشر شد. اما در آن زمان تیم درحال حرکت به جلو بود.
شکاف بزرگ باقی مانده کروموزوم Y بود که فقط در مردان وجود دارد. اسپرم معمولا فقط یک کروموزوم جنسی (یا یک کروموزوم X یا یک کروموزوم Y) را با خود حمل می‌کند. از‌آنجایی که دی‌ان‌ای مول هیداتی‌فرم مورد استفاده توسط T2T از اسپرمی می‌آمد که حاوی یک کروموزوم X بود، کروموزوم Y توالی‌یابی نشد. تیم برای پایان کار خود به اهداکننده مرد نیاز داشتند و بنابراین از پشکین استفاده کردند.
اهدا کننده DNA
پشکین، زیست‌شناس سامانه‌ها در دانشکده پزشکی هاروارد در بوستون ماساچوست است. بسیاری از پژوهش‌های او روی درک مکانیسم‌های پیری و نحوه کند کردن آن‌ها تمرکز دارد. او معتقد است که طول عمر انسان محدودیتی ندارد و می‌توان آن را افزایش داد. ژنومیک بخش بزرگی از کار او است. پشکین دی‌ان‌ای خود را به تعدادی از پروژه‌های توالی‌یابی بزرگ اهدا کرده است.
اولین اهدای پشکین به پروژه Personal Genome بود که سال ۲۰۱۵ راه‌اندازی شد. هدف این پروژه جلب داوطلبانی بود که مایل بودند دی‌ان‌ای خود را به‌طور عمومی به اشتراک بگذارند تا امکان انجام پژوهش‌های سریع و موثرتر را فراهم کنند و همچنین به ترس درمورد سوء‌استفاده احتمالی از داده‌های ژنومی غلبه کنند.
یک دهه بعد دی‌ان‌ای پشکین دوباره توسط پروژه GIAB مورد استفاده قرار گرفت. هدف این پروژه توال‌یابی ژنوم رده‌های سلولی بود که بتوانند به‌طور نامحدود در آزمایشگاه رشد داده شوند و مطالعه اثرات جهش‌ها را آسان‌تر کنند. ژنوم پشکین مطلوب بود، زیرا او والدین خود را نیز در پروژه ثبت‌نام کرده بود و اطلاعات مادر، پدر و پسر را در اختیار آن‌ها قرار می‌داد.
دیدگاهتان را بنویسید