Sequenciamento do genoma: cientistas desvendam o genoma completo

um quebra-cabeça de DNA faltando algumas peças

Conhecer a sequência do DNA humano tem grandes implicações, especialmente para a saúde e para a personalização de tratamentos. Saiba mais sobre o projeto que completou o sequenciamento do genoma humano.

Há mais de 30 anos começava o estudo que tinha como objetivo principal fazer o sequenciamento do genoma humano. Porém, até pouco tempo ainda faltava ser desvendado cerca de 8% do nosso DNA. 

Entenda quais foram as limitações enfrentadas pelos pesquisadores nas últimas décadas e quais foram os projetos e tecnologias que permitiram que o sequenciamento do genoma humano chegasse, finalmente, a 100%.

O que é o sequenciamento do genoma

Até 1990 a genética já tinha percorrido um longo caminho de descobertas, desvendando que o DNA era a molécula responsável pela transmissão das informações passadas de geração em geração. 

Já se sabia também que ele estava localizado no núcleo, qual era sua composição e até mesmo que a estrutura do DNA era uma dupla-hélice. Em sua composição há os nucleotídeos, formados por um grupo fosfato, uma desoxirribose e uma base nitrogenada, que estão alinhados em sequência. 

Esquema da dupla-hélice de DNA mostrando a posição das bases nitrogenadas para dentro e o que são os nucleotídeos
Os nucleotídeos são constituídos por um grupo fosfato, um açúcar (desoxirribose) e uma base nitrogenada. Na dupla-hélice de DNA, as bases nitrogenadas estão voltadas para dentro.

O sequenciamento do genoma é a técnica que identifica a ordem das bases nitrogenadas no DNA. Essa sequência é importante nos genes, por exemplo, por ditar quais os aminoácidos que formaram a proteína codificada naquele gene. Alterações na sequência podem resultar em alterações na produção e/ou na atividade da proteína, acarretando o desenvolvimento de doenças. Em outras regiões do genoma, fora dos genes, a mudança na sequência também pode ter impactos, como na expressão gênica.

Projeto Genoma Humano

As inúmeras descobertas sobre o DNA foram fundamentais para que o Projeto Genoma Humano fosse iniciado em 1990, e uma grande revolução na genética humana teve início. Com o envolvimento de centros de pesquisas de 18 países, o Projeto foi finalizado depois de 13 anos, em 2003, tendo sequenciado cerca de 90% do genoma humano.

Na finalização do Projeto, os pesquisadores divulgaram o tamanho do genoma, de 3 bilhões de pares de bases, contendo aproximadamente 20 mil genes. Antes disso, o número de genes era superestimado, assim como a porcentagem das regiões gênicas no DNA: descobriram que os genes representam apenas 2% de todo o genoma humano e por muito tempo acreditou-se que o restante era DNA lixo

Todas essas informações enriqueceram o conhecimento sobre a complexidade de funcionamento do nosso genoma e diversas outras áreas, como a evolução humana, as doenças genéticas e as migrações populacionais. O Projeto também possibilitou o avanço de novas técnicas de sequenciamento e até mesmo de edição genética.

Como resultado do Projeto, foi criado um genoma de referência, extremamente útil para diversas pesquisas que, ao buscar por variações genéticas, podem ser capazes de identificar as diferenças entre os indivíduos, sejam elas relacionadas a características físicas, de ancestralidade ou de saúde.

Porém, além de estar apenas 90% completo, ainda havia cerca de 400 trechos do genoma não preenchidos e uma precisão de menos de 1 erro a cada 10 mil pares de base. Os trechos não sequenciados e a taxa de erro, apesar de considerada muito baixa, traziam algumas incertezas para as pesquisas.

Com isso, após o Projeto Genoma Humano, outras grandes iniciativas realizaram o sequenciamento do genoma com o objetivo de corrigir possíveis erros na sequência, de preencher os trechos ainda não sequenciados e de sequenciar amostras de populações mais diversas, como a brasileira.

A importância dessa descoberta

Como o genoma humano é muito grande, não é possível ler a sua sequência de uma só vez. Para isso, as técnicas de sequenciamento envolvem a quebra do DNA em trechos menores e sequenciamento. Em seguida, com o auxílio de ferramentas computacionais, as peças são organizadas e montadas para conhecer as sequências maiores.

Assim, as regiões cromossômicas que possuem sequências muito repetitivas de bases nitrogenadas dificultavam o sequenciamento pelas técnicas utilizadas no Projeto Genoma Humano, pois era difícil “encaixar” os trechos menores de forma correta.

Com o advento de novas abordagens computacionais e novas técnicas de sequenciamento, chamadas de long-reads, foi possível completar a sequência do genoma humano.

O Consórcio Telomere-to-Telomere (em tradução livre, telômero-a-telômero) anunciou, em 2019, que havia conseguido utilizar a tecnologia de long-reads para realizar o sequenciamento do genoma humano de forma mais eficiente do que havia sido feito até então. No ano seguinte, sequenciaram um cromossomo completo pela primeira vez.

Os telômeros são sequências repetitivas de DNA que estão nas pontas dos cromossomos e, por isso, protegem o nosso material genético. Assim, o nome do Consórcio Telomere-to-Telomere remete ao seu principal objetivo, o sequenciamento completo de todos os cromossomos, de ponta a ponta.
um quebra-cabeça de DNA em que as peças faltantes estão sendo colocadas e o quebra-cabeça está completo

Agora, em 2022, o grupo publicou o resultado do sequenciamento completo do genoma humano na renomada revista Science, incluindo alguns genes e regiões repetitivas de DNA, como os telômeros (porções finais dos cromossomos) e os centrômeros (porções centrais dos cromossomos). 

Com isso, mais um passo foi dado para aumentar o conhecimento sobre o nosso genoma e para o entendimento sobre as diferenças no DNA que influenciam nossa saúde e podem impactar até mesmo a medicina de precisão.

Eric Green, diretor do National Human Genome Research Institute, parte do Instituto norte-americano National Institute of Health, ao se referir às inúmeras pesquisas que virão a partir da completude do sequenciamento do genoma, escreveu: “Essa é a alegria da ciência e da pesquisa: o trabalho nunca acaba”.

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O que é o sequenciamento do genoma humano?

O sequenciamento do genoma é a técnica que identifica a ordem das bases nitrogenadas no DNA humano.

Como é feito o sequenciamento genético?

Diferentes tecnologias podem ser utilizadas para realizar o sequenciamento genético, incluindo o Método de Sanger, o Sequenciamento de Nova Geração e o Sequenciamento de Terceira Geração (long-reads).

Qual foi o principal objetivo do Projeto Genoma Humano?

O principal objetivo do Projeto Genoma Humano foi realizar o sequenciamento do genoma humano.

Quais foram os resultados do Projeto Genoma Humano?

O Projeto Genoma Humano realizou o sequenciamento de cerca de 90% do genoma humano, o que foi suficiente para a realização de pesquisas que expandiram de forma considerável o conhecimento sobre nossas origens e saúde.

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