Science |
|
Znanost |
The unknown genome
|
|
Nepoznati genom
|
How the human genome project will change our lives
|
|
Kako će projekt ljudskog genoma promijeniti naše živote
|
Predict your future
|
|
Predvidite svoju budućnost
|
Has the human genome project failed to deliver?
|
|
Je li projekt ljudskog genoma zakazao?
|
Evolution's secrets
|
|
Tajne evolucije
|
Faster and faster, but not better and better - yet
|
|
Sve brže i brže, ali ne i sve bolje i bolje - zasad
|
How to make sense of it all?
|
|
Kako dobiti smisao iz svega ovoga?
|
The power of evolution
|
|
Moć evolucije
|
|
|
|
|
The unknown genome
Robert Sinsheimer had a problem in 1984.
As chancellor of the University of California, Santa Cruz, he had raised $36 million towards the $70 million needed for a new telescope, but a new donor had suddenly stepped in and provided the whole $70 million.
An enviable problem, perhaps, but if Sinsheimer couldn't persuade the existing donors to support another big science project, the university would have to return the $36 million.
While physicists and astronomers rarely hesitated to ask for huge sums, biologists were always modest.
But Sinsheimer, a molecular biologist, decided that it was time for that to change.
He proposed creating an institute to sequence the human genome.
That plan was never conducted, but it led to the first workshop to discuss sequencing the human genome, held in 1985 in Santa Cruz.
Most biologists did not embrace the idea, though.
In fact, many ridiculed it.
The reason was that biologists thought that most of our DNA is useless.
Given that DNA sequencing was extremely slow and expensive at the time, many argued that sequencing the entire genome was a waste of money...
|
|
Nepoznati genom
Robert Sinsheimer je imao problem 1984. godine.
Kao kancelar Sveučilišta u Kaliforniji, Santa Cruz, prikupio je 36 milijuna dolara od potrebnih 70 milijuna dolara za novi teleskop, ali je odjednom uskočio novi donator i dao cjelokupan iznos od 70 milijuna dolara.
Problem na kojem bismo možda mogli i zavidjeti, ali da Sinsheimer nije uspio uvjeriti postojeće donatore za potporu još jednom velikom znanstvenom projektu, sveučilište bi moralo vratiti 36 milijuna dolara.
Dok fizičari i astronomi rijetko oklijevaju tražiti ogromne svote, biolozi su uvijek bili skromni.
Ali je Sinsheimer, molekularni biolog, odlučio kako je vrijeme da se to promijeni.
Predložio je stvaranje instituta za sekvenciranje ljudskog genoma.
Taj plan nikada nije proveden, ali je doveo do prve radionice na kojoj se razgovaralo o sekvenciranju ljudskog genoma, a koja je održana 1985. godine u Santa Cruzu.
Međutim, većina biologa nije prigrlila ovu ideju.
U stvari, mnogi su je ismijavali.
Razlog je bio taj što su biolozi smatrali kako je veći dio naše DNK beskoristan.
S obzirom na to da je sekvenciranje DNK u to vrijeme bilo vrlo sporo i skupo, mnogi su smatrali da je sekvenciranje cijelog genoma uzaludno trošenje novca...
|
How the human genome project will change our lives
Last year, doctors in Turkey sent a blood sample from a baby who was dehydrated and failing to gain weight to Richard Lifton's lab at Yale School of Medicine.
The doctors suspected the boy had a genetic disorder that affects the kidney.
Within 10 days, Lifton's team had sequenced all the child's protein-coding genes - about 1 per cent of the genome - and found the mutation responsible for his illness.
Rather than causing kidney problems, though, the mutation affects salt absorption in the intestine.
Fortunately, it can be treated simply by administering a carefully balanced solution of glucose and salt every day.
So far, the treatment has been a success.
Such a swift diagnosis would have been impossible a few years ago.
Not only would it have been time-consuming and costly without the technologies developed as a result of the human genome project, but the mutation could not have been identified without other sequences to compare the boy's with...
|
|
Kako će projekt ljudskog genoma promijeniti naše živote
Prošle su godine liječnici u Turskoj poslali uzorak krvi djeteta koje je bilo dehidrirano i nije moglo dobiti na težini u laboratorij Richarda Liftona na Medininski fakultet Yale.
Liječnici su posumnjali da dječak ima genetski poremećaj koji utječe na bubrege.
U roku od 10 dana, Liftonov je tim sekvencionirao sve djetetove gene za kodiranje proteina - oko 1 posto genoma - te pronašao mutaciju odgovornu za njegovu bolest.
Pa ipak, umjesto da uzrokuje probleme s bubrezima, mutacija utječe na apsorpciju soli u crijevima.
Srećom, ovo se može jednostavno liječiti pažljivom svakodnevnom primjenom uravnotežene otopine glukoze i soli.
Zasad je liječenje uspješno.
Ovako brza dijagnoza ne bi bila moguća prije nekoliko godina.
Ne samo da bi bila dugotrajna i skupa bez svih tehnologija koje su razvijene kao rezultat projekta ljudskog genoma, već se mutaciju ne bi moglo identificirati bez drugih sekvenci s kojima bi se dječakova sekvenca mogla usporediti...
|
Predict your future
Testing for one or two common genetic variants is just the first step.
Each of us has hundreds of variants that affect how we respond to drugs, and some of these variants may be very rare.
Ultimately, sequencing the entire genome may provide the most accurate picture of people's response.
This idea is no longer a dream.
Last year, for instance, bioengineer Stephen Quake of Stanford University in California sequenced his own genome in five days for $45,000.
It was recently analysed by cardiologist Euan Ashley, also at Stanford, and his colleagues, who predicted Quake's response to a range of drugs based on around 650 genetic variants.
The team also analysed his risk of developing various diseases.
For Ashley, the greatest, potentially lifesaving, insight was that while normal medical guidelines would have steered him away from recommending cholesterol-lowering drugs, the genome analysis changed his mind and led him to recommend them...
|
|
Predvidite svoju budućnost
Testiranje na jednu ili dvije uobičajene genetske varijante je samo prvi korak.
Svatko od nas ima na stotine varijanti koje utječu na način na koji reagiramo na lijekove, a neke od tih varijanti mogu biti vrlo rijetke.
U konačnici bi sekvenciranje cijelog genoma moglo pružiti najtočniju sliku o reakciji ljudi na lijekove.
Ta ideja nije više san.
Prošle je godine, na primjer, bioinženjer Stephen Quake sa Sveučilišta Stanford u Kaliforniji sekvencirao svoj vlastiti genom za pet dana uz trošak od 45.000 dolara.
On je nedavno analiziran od strane kardiologa Euana Ashleya, također sa Stanforda, i njegovih kolega, koji su predvidjeli Quakeovu reakciju na niz lijekova na temelju oko 650 genetskih varijanti.
Tim mu je također analizirao rizik od razvoja različitih bolesti.
Za Ashleya je najveći, a potencijalno i životno važan uvid, bio taj da bi ga normalne medicinske smjernice odvratile od toga da preporuči lijekove za snižavanje kolesterola, dok ga je analiza gena natjerala da promijeni mišljenje i zbog toga ih je preporučio...
|
Has the human genome project failed to deliver?
If, by now, you were expecting to be told exactly what diseases you will develop as you age, and for a plethora of new drugs to be on hand to counteract the effect of your genes and to keep you healthy, then you may believe the human genome project has not lived up to the hype.
Investors who banked on companies such as "Celera", "Human Genome Sciences" and "Millennium Pharmaceuticals" being able to profit by selling genome-related data felt the first letdown.
That business model failed and the companies had to change it.
Investors who bought into the idea that genome sequencing would revolutionise drug discovery have also yet to see returns.
With the development of a drug usually taking decades, though, quick profits were never likely.
It has taken a long time to go from gene to protein to disease to drug - we are just beginning to see results.
Despite this, most researchers involved in the public human genome project dismiss any suggestion that they overhyped the project...
|
|
Je li projekt ljudskog genoma zakazao?
Ako ste do sada očekivali da vam bude rečeno koje ćete to točno bolesti razviti dok starite, te koje biste to mnoštvo novih lijekova trebali imati pri ruci kako biste se suprotstavili učinku svojih gena i održali se zdravima, onda biste mogli vjerovati da projekt ljudskog genoma nije ispunio očekivanja.
Ulagači koji su ulagali u tvrtke kao što su "Celera", "Human Genome Sciences" i "Millenium Pharmaceuticals" koje mogu zarađivati prodajom podataka o genomima osjetili su prvo razočaranje.
Taj poslovni model nije uspio i tvrtke su ga morale promijeniti.
Ulagači koji su ulagali u ideju da će sekvenciranje genoma pokrenuti revoluciju u otkrivanju novih lijekova tek trebaju doživjeti povrat uloženih sredstava.
Pa ipak, s obzirom na to da razvoj lijeka obično traje desetljećima, brze zarade nikada nisu bile vjerojatne.
Bilo je potrebno mnogo vremena da bi se došlo od gena preko proteina i bolesti do lijeka - tek počinjemo uviđati rezultate.
Unatoč tome, većina istraživača uključenih u projekt ljudskog genoma odbacuje bilo kakve sugestije da su pretjerano napuhali projekt...
|
Evolution's secrets
You may be part Neanderthal - one of the many revelations about us emerging from genome sequencing.
"It is revolutionising the way that we think about the evolution of humans," says anthropologist John Hawks of the University of Wisconsin-Madison.
Genomes provide a huge amount of information compared with fossils alone.
The DNA in every organism is the latest link in an unbroken chain stretching back more than 3 billion years to the very dawn of life, changing a little with each generation.
By comparing the genomes of different people and animals - sometimes long-dead ones - it's possible to work out what changed, and even when and where.
Genome studies suggest, for instance, that some modern humans interbred not only with Neanderthals but also with other Homo species after they left Africa.
Human evolution began accelerating around 40,000 years ago and has been speeding up ever since.
The reason?
A bigger population produces more potentially beneficial mutations...
|
|
Tajne evolucije
Mogli biste biti djelomično neandertalac - ovo je jedno od mnogih otkrića o nama koja proizlaze iz sekvenciranja genoma.
"Ono pokreće revoluciju u načinu na koji razmišljamo o evoluciji čovjeka", kaže antropolog John Hawks sa Sveučilišta Wisconsin-Madison.
Genomi nam pružaju veliku količinu informacija u usporedbi sa samim fosilima.
DNK u svakom organizmu je najnovija karika u neprekinutom lancu koji se proteže unatrag više od 3 milijarde godina, sve do samog početka života, a koji se malo promijeni sa svakom generacijom.
Usporedbom genoma različitih ljudi i životinja - ponekad i onih koji su dugo mrtvi - moguće je otkriti što se promijenilo, pa čak i kada i gdje.
Studije genoma pokazuju, na primjer, da su se neki moderni ljudi križali ne samo s neandertalcima, već i s drugim vrstama čovjeka nakon što su napustili Afriku.
Evolucija ljudi počela je ubrzavati prije oko 40.000 godina, te ubrzava sve od tada.
Razlog?
Veća populacija proizvodi više potencijalno korisnih mutacija...
|
Faster and faster, but not better and better - yet
One of the most tangible benefits of the human genome project is that sequencing genomes is getting much faster and cheaper.
When it began, it was still largely a manual process.
A highly skilled worker might manage 10,000 DNA letters, or base pairs, per day if all went well - which it seldom did.
The latest automated instruments can generate up to 100 million base pairs each day.
If you have a little cash to spare, you can now get your genome sequenced.
The advances in speed, however, have come at a cost.
Only short stretches of DNA can be sequenced at a time, so the pieces have to be joined together by looking for overlaps between them.
While early instruments sequenced pieces up to 900 base pairs long, most high-speed machines produce "reads" of less than 100 base pairs.
That means the overlaps are much shorter, making it far harder to join the pieces together, so assemblers use existing genomes as a guide - which can lead to mistakes...
|
|
Sve brže i brže, ali ne i sve bolje i bolje - zasad
Jedna od najopipljivijih prednosti projekta ljudskog genoma je u tome što sekvenciranje genoma postaje mnogo brže i jeftinije.
Kada je ono započelo, još je uvijek u velikoj mjeri bilo ručni postupak.
Vrlo vješt radnik mogao je dnevno obraditi 10.000 DNK slova, odnosno baznih parova, ako je sve išlo dobro - a to je bila rijetkost.
Najnoviji automatizirani instrumenti mogu generirati i do 100 milijuna baznih parova na dan.
Ako imate višak novca, sada možete dati svoj genom na sekvenciranje.
Međutim, napredak u brzini je imao svoju cijenu.
U jednom se trenutku mogu sekvencirati samo kratki nizovi DNK, pa se dijelovi moraju spojiti tako da se traže preklapanja između njih.
Iako su rani instrumenti sekvencirali dijelove duljine i do 900 baznih parova, većina strojeva velike brzine proizvodi "očitanja" manje od 100 baznih parova.
To znači da su preklapanja mnogo kraća, što čini spajanje dijelova daleko težim zadatkom, pa sastavljači koriste postojeće genome kao vodič - što može dovesti do pogreške...
|
How to make sense of it all?
The finished human DNA sequences in official databases now add up to a whopping 300 billion base pairs - and this is just a fraction of the total.
Nearly 4000 organisms have had their genomes sequenced, mostly viruses and bacteria, but the club now includes more and more plants and animals.
Even death is no longer an obstacle.
The genome of the long-extinct mammoth was unveiled two years ago.
While the amount of information is growing exponentially, our understanding of it is not keeping pace.
The sequencing is going faster than we have people to analyse the data.
Researchers are increasingly using software to predict what DNA sequences do, and trying to crack the codes that determine, for instance, how RNAs are spliced or where in the cell RNAs get turned into proteins.
In the end, though, you have to get your hands dirty: the only way to be sure what a particular sequence does is to experiment with living cells and organisms...
|
|
Kako dobiti smisao iz svega ovoga?
Završene sekvence ljudske DNK u službenim bazama podataka sada imaju i do nevjerojatnih 300 milijardi baznih parova - a to je samo dio ukupnog broja.
Sekvencirani su genomi gotovo 4000 organizama, uglavnom virusa i bakterija, a taj klub sada uključuje sve više biljaka i životinja.
Čak i smrt više nije prepreka.
Genom davno izumrlog mamuta otkriven je prije dvije godine.
Iako količina informacija eksponencijalno raste, naše razumijevanje tih informacija ne drži tempo.
Sekvenciranje ide brže nego što imamo ljudi za analizu podataka.
Znanstvenici sve više koriste softver za predviđanje čemu služe DNK sekvence, te pokušavaju razbiti kodove koji određuju, na primjer, kako se RNK dijeli ili gdje se unutar stanice RNK pretvara u proteine.
Na kraju je ipak potrebno uprljati ruke: jedini način da budete sigurni čemu određena sekvenca služi je eksperimentiranje sa živim stanicama i organizmima...
|
The power of evolution
So far, we have only identified a tiny fraction of the genetic variants that affect our risk of developing common diseases.
Why is it proving so hard to pin down the genetic variations underlying common disorders?
Some geneticists predicted that more complex conditions would be caused by a larger number of mutations in a series of genes.
Each mutation would have a smaller effect, but collectively they would explain most of the heritability of the disease.
Once geneticists knew what a "normal" human genome looked like, the thinking went, they could catalogue the most common variations and look for links with common diseases.
That, it was hoped, would lead to ways to treat or prevent these diseases.
Many common genetic variants have now been catalogued, most of them single-letter changes in the genetic code.
Geneticists have been comparing thousands of people affected by common diseases with thousands of healthy people.
Although such studies have revealed more than 500 disease-associated DNA variants, most only have a tiny effect...
|
|
Moć evolucije
Do sada smo identificirali svega jedan djelić genetskih varijanti koje utječu na naš rizik za razvoj uobičajenih bolesti.
Zašto se otkrivanje genetskih varijacija koje su uzrok čestih poremećaja pokazuje tako teškim?
Neki su genetičari predvidjeli da bi složenija stanja bila uzrokovana većim brojem mutacija u nizu gena.
Svaka bi mutacija imala manji učinak, ali zajedno bi one mogle objasniti većinu nasljednosti određene bolesti.
Nakon što bi genetičari saznali kako izgleda "normalan" ljudski genom, razmišljalo se, mogli bi napraviti katalog najčešćih varijacija i tražiti poveznice s uobičajenim bolestima.
Nadali su se da bi to moglo dovesti do načina za liječenje ili prevenciju tih bolesti.
Mnoge su uobičajene genetske varijante danas katalogizirane, a većina njih su promjene u genetskom kodu od jednog slova.
Genetičari su uspoređivali na tisuće osoba oboljelih od uobičajenih bolesti s tisućama zdravih ljudi.
Iako su takve studije otkrile više od 500 bolesti povezanih s DNK varijantama, većina njih ima vrlo mali učinak...
|
|
|
