Геном — полный набор наследственной информации в ДНК. Он содержит около 3,1 миллиарда пар «букв» и почти 20 тысяч генов, по которым клетки производят белки. Обычно ДНК человека сравнивают с эталонным геномом — стандартной последовательностью, служащей точкой отсчета. Однако эталон — не образец идеального здоровья: у каждого есть множество собственных вариантов ДНК.
Исследователи из Эксетерского университета (Великобритания) изучили данные Британского Биобанка (UK Biobank) и американского All of Us — почти 900 тысяч геномов взрослых людей. Результаты позволили составить подробный статистический портрет «среднего» человеческого генома и определить обычное количество генетических изменений, их распространенность и связь с заболеваниями.
Поясним: типичный геном отличается от эталона примерно на 4,3-5,3 миллиона небольших изменений. Это замены отдельных букв, небольшие вставки и удаления. Примерно 98,4 процента таких вариантов распространены среди людей, а редкие составляют около 1,5 процента. Подавляющее большинство расположено вне участков ДНК, что кодируют белки, и, судя по всему, заметно на здоровье не влияет.
В участках генов, ответственных за создание белков, ученые насчитали 21-26 тысяч вариантов. Почти половина из них потенциально изменяет белок. Кроме того, в геномах нашли приблизительно 68 крупных изменений: фрагменты ДНК длиной более 10 тысяч букв отсутствовали или повторялись. Например, у одного из 41 участника встречались редкие изменения размером свыше миллиона пар оснований (речь о редких изменениях числа копий участков ДНК размером более одного миллиона пар оснований — делециях или дупликациях; это не любые крупные изменения генома).
Особое внимание исследователи уделили наследственным недугам. В среднем у каждого человека нашлось от одного до трех редких изменений, которые в медицинских базах считаются болезнетворными или вероятно таковыми. Но чаще они затрагивают лишь одну копию гена, в то время как для развития соответствующей болезни нужны изменения в обоих.
Именно по этой причине человек может оставаться здоровым носителем. Еще около 50 редких вариантов на одного человека оказались неопределенного клинического значения, то есть пока не известно, опасны они или нет.
Ученые также оценили изменения ДНК, которых не было у родителей. Их оказалось в среднем около 63, причем примерно три четверти имели отцовское происхождение. Чем старше был отец к моменту рождения ребенка, тем больше таких вариантов в среднем появлялось.
Затем генетики оценили предрасположенность участников к 28 различным заболеваниям. Выяснилось, что в среднем у одного человека находили сразу три болезни, генетический риск которых был выше, чем у 90 процентов остальных участников. Более того, примерно каждый пятый испытуемый из европейской группы хотя бы по одному заболеванию имел показатель выше, чем у 99 процентов других людей. Это, однако, не означает, что человек обязательно заболеет: на развитие болезней влияют не только гены, но и образ жизни, окружающая среда и прочие факторы.
Нашлись и различия между группами генетического происхождения. К примеру, у участников, генетически близких к африканским популяциям, выявили примерно на миллион больше отличий ДНК от эталонного генома, чем у европейской группы. Отчасти это связано с эталонным геномом, созданным преимущественно по европейским данным.
Авторы научной работы, опубликованной в журнале Genome Medicine, отметили, что «средний» геном — это статистический портрет, причем само исследование охватывает далеко не все группы населения. Результаты тем не менее помогут врачам отличать обычные особенности ДНК от опасных находок.