Arquivo de Informação do Projecto Genoma Humano1990-2003

1 de Outubro de 1993, a 30 de Setembro de 1998 (AF 1994-98)Mapeamento e Sequenciação do Genoma Humano

Mapatização Genética

• Completar o mapa de 2 a 5-cM até 1995. (As metas para a resolução do mapa permanecem inalteradas.)
• Desenvolver tecnologia para genotipagem rápida.
• Desenvolver marcadores que sejam mais fáceis de usar.
• Desenvolver novas tecnologias de mapeamento.

Mapeamento Físico

li>Completar um mapa do genoma humano com uma resolução de 100 kb. (Os objetivos para a resolução do mapa permanecem inalterados.)

Sequenciamento de DNA

• Desenvolver abordagens eficientes para o seqüenciamento de uma a várias regiões de DNA de alto interesse biológico.
• Desenvolver tecnologia para seqüenciamento de alto rendimento, focando na integração de sistemas de todas as etapas desde a preparação do modelo até a análise dos dados.
• Criar uma capacidade de sequenciamento para permitir o sequenciamento a uma taxa colectiva de 50 Mb por ano até ao final do período. Esta taxa deve resultar num agregado de 80 Mb de sequência de ADN completado até ao final do AF de 1998.

Identificação de Genes

• Desenvolver métodos eficientes para identificar genes e para a colocação de genes conhecidos em mapas físicos ou ADN sequenciado.

Desenvolvimento de Tecnologia

• Expandir substancialmente o suporte de desenvolvimentos tecnológicos inovadores assim como melhorias na tecnologia atual para seqüenciamento de DNA e para atender as necessidades do Projeto Genoma Humano como um todo.

Organismos Modelo

• Finalizar um mapa STS do genoma do mouse com uma resolução de 300 kb.
• Finalizar a sequência dos genomas Escherichia coli e Saccharomyces cerevisiae até 1998 ou antes.
• Continuar a sequência dos genomas Caenorhabditis elegans e Drosophila melanogaster com o objectivo de levar C. elegans a uma conclusão quase completa em 1998.
• Sequência de segmentos selecionados de DNA do mouse lado a lado com o DNA humano correspondente em áreas de alto interesse biológico.

Informatics

• Continuar a criar, desenvolver e operar bancos de dados e ferramentas de banco de dados para fácil acesso aos dados, incluindo ferramentas e padrões eficazes para troca de dados e links entre bancos de dados.
• Consolidar, distribuir, e continuar a desenvolver software eficaz para projetos de genoma em larga escala.
• Continuar a desenvolver ferramentas para comparar e interpretar informações do genoma.

Ethical, Legal, and Social Implications (ELSI)

• Continuar a identificar e definir problemas e desenvolver opções de políticas para resolvê-los.
• Desenvolver e disseminar opções de políticas relativas a serviços de testes genéticos com potencial de uso generalizado.
• Fomentar uma maior aceitação da variação genética humana.
• Aumentar e expandir a educação pública e profissional sensível às questões socioculturais e psicológicas.

Treinamento

li>Continuar a incentivar a formação de cientistas em ciências interdisciplinares relacionadas à pesquisa do genoma.

Transferência de Tecnologia

li>Encorajar e melhorar a transferência de tecnologia tanto para dentro como para fora dos centros de pesquisa do genoma.

p>Extensão

• Cooperar com aqueles que estabeleceriam centros de distribuição de materiais do genoma.
• Partilhar todas as informações e materiais no prazo de 6 meses após o seu desenvolvimento. Isto deve ser realizado através da submissão de informações a bases de dados ou repositórios públicos, ou ambos, quando apropriado.

U.S. Human Genome Project U.S. U.S. Updates Updates Goals

Avanços inesperados na pesquisa do genoma e um entendimento mais sofisticado de como alcançar objetivos de longo prazo levaram os planejadores de projetos de genoma no NIH e DOE a atualizar suas metas iniciais de 5 anos. O novo plano de 5 anos apareceu na edição de 1 de outubro do Science em um artigo de autoria de Francis Collins, Diretor do Centro Nacional de Pesquisa do Genoma Humano, e David Galas, ex-chefe do Programa DOE de Genoma Humano e Diretor Associado do Escritório de Saúde e Pesquisa Ambiental do DOE.

O novo plano amplia as metas de pesquisa em categorias já estabelecidas e acrescenta novas metas específicas para o desenvolvimento de tecnologia para identificação e mapeamento de genes. Ele também prevê programas de divulgação para distribuir materiais do genoma para a comunidade científica. Embora o plano abranja os próximos 5 anos do projeto (até setembro de 1998), as metas foram projetadas para atender tanto as necessidades de longo quanto as de curto prazo.

Obter a seqüência completa do DNA humano ainda é o objetivo final do projeto. Embora o debate continue sobre o valor do sequenciamento de todo o genoma, os pesquisadores reconhecem a importância da informação da seqüência de DNA na revelação de genes e outras informações biológicas que não poderiam ser obtidas por técnicas de menor escala.

As novas metas novamente assumem um nível de financiamento para todo o programa do genoma de 200 milhões de dólares anuais, ajustado para a inflação após 1990. Embora este montante também tenha sido assumido quando as metas iniciais foram desenvolvidas e implementadas, as dotações nunca atingiram esse nível. O financiamento do projeto genoma americano para o ano fiscal de 1994 (que começou em 1 de outubro) é de cerca de US$ 170 milhões.

Um Novo Plano Necessário Progresso nos últimos 3 anos colocou as metas iniciais bem ao alcance com mapas genéticos humanos detalhados; mapas físicos melhorados de genomas humanos e de organismos modelo; desenvolvimento de sequenciamento de DNA e tecnologia informática; e identificação das principais questões éticas, legais e sociais (ELSI) relativas ao aumento da disponibilidade de informação genética. Embora o primeiro plano de 5 anos não expirasse até setembro de 1995, “os avanços na pesquisa do genoma já mudaram a maneira como a pesquisa está sendo feita”, disse Collins. “Precisamos incorporar esses avanços aos nossos objetivos atuais de pesquisa para garantir que o programa continue sendo ambicioso e de vanguarda”

O projeto do genoma já teve um impacto profundo na pesquisa biomédica. Apenas nos últimos anos, os mapas gerados pelos pesquisadores do projeto ajudaram a encontrar genes associados a dezenas de condições genéticas, incluindo a síndrome de Menkes, a ammaglobulinemia ligada ao X, a doença de Huntington, a distrofia miotônica, a síndrome do X frágil, a neurofibromatose dos tipos 1 e 2, e outras. Além da identificação de muito mais genes de doenças, outros desenvolvimentos futuros permitirão aos pesquisadores explorar mutações gênicas e efeitos à saúde causados por agentes ambientais.

Desenvolvendo Novos Objetivos Ao desenvolver os novos objetivos, um grupo de trabalho NIH-DOE buscou aconselhamento de cientistas, outros estudiosos interessados e representantes públicos, incluindo muitos fora do Projeto Genoma Humano. (Relatórios dessas reuniões estão disponíveis no HGMIS e no Escritório de Comunicações do NCHGR; contato
HGMIS, ORNL, 1060 Commerce Park, MS6480, Oak Ridge, TN 37831;
NCHGR, Bethesda, MD 20892; 301/402-0911, Fax: -4570)

p> O plano foi apresentado e aprovado pelo Conselho Consultivo Nacional do NIH para Pesquisa do Genoma Humano e pelo Comitê Consultivo do DOE para Saúde e Pesquisa Ambiental.

As seguintes são algumas observações gerais subjacentes a novos objetivos específicos.

Desenvolvimento Tecnológico. Isto continuará a ser crucial para o sucesso futuro do programa, particularmente na área de seqüenciamento de DNA em larga escala. As realizações que influenciam as estratégias de pesquisa incluem novos tipos de marcadores genéticos (ou seja, microsatélites) que podem ser testados pela reação em cadeia da polimerase (PCR); melhores sistemas vetoriais para clonagem de grandes fragmentos de DNA e métodos de montagem de clones em mapas físicos; uso de locais etiquetados em seqüência (STSs) como entidades comuns de mapeamento físico; e melhor tecnologia e automação de seqüenciamento de DNA.

Futuro Esforços de Mapeamento. Estes esforços devem concentrar-se em regiões maiores e menores que um único cromossoma, a unidade básica de análise do genoma até à data. (Um cromossoma humano “médio” contém cerca de 150 Mb.) A produção de mapas de baixa resolução do genoma inteiro é agora viável devido à PCR e aos desenvolvimentos robóticos. É necessário prestar cada vez mais atenção ao mapeamento detalhado de regiões de DNA menores (de uma a algumas megabases) também. Um milhão de bases é uma dimensão ambiciosa para uma análise detalhada, diz o plano, e fornecerá uma “ponte útil” entre a genética convencional e a investigação genómica em maior escala, bem como uma “base para a inovação” para desenvolver métodos com aplicabilidade a regiões maiores. Os planejadores observam que o progresso já alcançado permite um maior foco na informação genética para enriquecer os mapas produzidos.

Objetivos específicos cobrindo o período entre 1 de outubro de 1993 e 30 de setembro de 1998, aparecem em um artigo adicional no HGN 5(4):2 chamado “Objetivos de Cinco Anos”. Mais detalhes referentes a esses objetivos são fornecidos abaixo.

Mapa Genética. Os pesquisadores esperam que o mapa genético especificado no primeiro plano quinquenal seja concluído a tempo, mas melhorias tecnológicas são necessárias para permitir a digitação rápida de famílias por nenhum especialista e o teste simultâneo de um grande número de indivíduos por pesquisadores que estudam doenças genéticas complexas. Também são necessários métodos para a triagem automática de marcadores polimórficos e novas estratégias de mapeamento genético não baseadas em um conjunto padrão de marcadores polimórficos.

Mapa Físico. Um mapa físico do genoma humano baseado em STS com uma resolução média de cerca de 300 kb será completado dentro de 2 a 3 anos. Como este nível de detalhe não é suficientemente útil para mapeadores genéticos ou sequenciadores, o plano exige marcadores colocados a intervalos de 100 kb. Tal mapa seria útil para pesquisadores que usam métodos convencionais para isolar genes localizados dentro de 100 kb de um marcador mapeado ou em preparações de sequenciamento de DNA.

Para facilitar a descoberta de genes e o sequenciamento de DNA, são necessárias novas abordagens para a construção de mapas de maior resolução e para sistemas de clonagem intimamente ligados ao desenvolvimento da tecnologia de sequenciamento. O plano também recomenda melhorar as bibliotecas de clones no que diz respeito à estabilidade e quimerismo e aumentar sua acessibilidade.

Sequenciamento de DNA. Embora os custos do sequenciamento satisfaçam a meta original de US$ 0,50/bp em 1996, os planejadores estimam que serão necessários US$ 100 milhões por ano para desenvolver uma tecnologia de sequenciamento com taxa de sequenciamento suficiente para permitir que todo o genoma humano seja sequenciado até 2005. A redução adicional de custos e o aumento da capacidade de avaliar a precisão da seqüência também são críticos. O plano recomenda expandir o número de grupos trabalhando no sequenciamento em larga escala, melhorando as abordagens convencionais baseadas em gel e desenvolvendo novos métodos revolucionários.

Identificação de Genoma. O mapeamento do progresso e as melhorias tecnológicas permitiram aos planejadores do projeto especificar o desenvolvimento da tecnologia de identificação genética como um novo objetivo. A incorporação de genes no corpo de mapas e sequências de genomas humanos e de organismos modelo, em rápido crescimento, tornará esses recursos mais úteis aos pesquisadores que exploram seus efeitos na saúde humana.

Desenvolvimento da Tecnologia. A cooperação é encorajada no desenvolvimento de novas tecnologias vitais, especialmente automação e robótica, que são expansíveis e exportáveis para laboratórios de ciência básica sequenciando genomas não estudados no Projeto Genoma Humano.

Organismos Modelo. As metas originais provavelmente serão ultrapassadas para o mapa genético do rato, mapa físico Drosophila melanogaster, e sequenciamento de DNA de Escherichia coli, Sacharomyces cerevisiae, e Caenorhabditis elegans. As prioridades incluem a conclusão do mapa do rato e a sequenciação dos organismos modelo especificados.

Informática. Embora muito progresso tenha sido feito, o desenvolvimento de ferramentas acessíveis e fáceis de usar para coletar, organizar e interpretar grandes quantidades de dados continua a ser crucial para o sucesso do projeto. Os principais objetivos futuros são gerenciamento, análise e distribuição de dados.

ELSI. As discussões do ELSI estão ligadas tanto à pesquisa genômica quanto ao uso dos dados que ele produz. Opções políticas iniciais relativas a este uso estão sendo desenvolvidas para quatro áreas identificadas como tendo o maior impacto potencial imediato na sociedade: privacidade, justiça, aplicações clínicas e educação profissional e pública. Relatórios sobre toda a gama de questões continuarão a ser apresentados durante os próximos 2 anos.

Os decisores políticos devem considerar as influências culturais e outras influências sociais à medida que preparam políticas que antecipam o impacto crescente sobre o público de testes genéticos generalizados para condições comuns. Também é recomendado e encorajado o envolvimento ativo de indivíduos e grupos interessados no desenvolvimento de opções políticas, bem como o aumento da educação pública e profissional em todos os níveis para prevenir estigmatização e discriminação.

Treinamento. Devido ao aumento do número de centros de genoma, espera-se estabelecer mais programas de treinamento de alta qualidade para atender à necessidade de treinamento interdisciplinar de cientistas para pesquisa do genoma.

Transferência de Tecnologia. Muitas novas empresas já foram estabelecidas para desenvolver aplicações de pesquisa do genoma, e a colaboração entre cientistas do genoma financiados pelo governo e o setor privado tem aumentado. O plano encoraja uma maior cooperação com a indústria, mas adverte que se deve ter cuidado para evitar conflitos de interesse. A transferência de tecnologia de outros campos para centros de genoma também deve ocorrer.

Divulgação. O setor privado é encorajado (com financiamento de sementes em alguns casos) a estabelecer centros de distribuição de materiais do genoma e responder rapidamente à evolução das necessidades da comunidade científica. A política de partilha de dados e materiais (dentro de 6 meses após a criação) foi bem aceita.

Cooperação Internacional

O novo plano quinquenal DOE-NIH credita o “espírito de cooperação e partilha internacional” que tem caracterizado o Projeto Genoma Humano e desempenhado um papel importante no seu sucesso.

A Organização do Genoma Humano foi elogiada por coordenar esforços de pesquisa internacional organizando oficinas de cromossomas para encorajar a colaboração e agilizar a conclusão do mapa cromossômico.

Colaborações internacionais notáveis:

• Projeto de sequenciamento de Caenorhabditis elegans (Estados Unidos e Reino Unido).
• Projeto de mapeamento físico do cromossomo 16 (Laboratório Nacional de Los Alamos e Austrália).
• Cromossoma 21 mapa físico de alta resolução (Laboratório Nacional de Lawrence Livermore e Japão).

Mapa genético humano (NIH e Centre d’Etude du Polymorphisme Humain).

• Whole-genome approach to a human physical map (Whitehead Institute and Genethon).