A humán genom projekt 2003-as befejezése óta a legnagyobb felfedezéscsokrot hozta nyilvánosságra az emberi DNS-ről 30 tanulmányba sűrítve a három kontinensen 442 kutatóval működő ENCODE konzorcium. A felfedezések egyfajta útikönyvet nyújtanak az emberi genomhoz: a gén fogalmának tisztázásától a betegségek hátterében álló genetikai kapcsolók leírásáig sokféle témát részleteznek. Az ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements) közel 200 millió dolláros vállalkozásának célja, hogy értelemmel töltse meg a DNS-molekula genomprogramban feltárt 3,2 milliárd betűkódját. 

Kutatásaiban Nagy-Britannia, az Egyesült Államok, Spanyolország, Szingapúr és Japán 32 laboratóriuma vesz részt. "A genombetűsor csupán kis hányadának értettük a jelentését" - mutatott rá Eric Green, a tanulmányt jelentős részben támogató amerikai Nemzeti Humán Genom Kutatóintézet igazgatója. Az ENCODE célja 2003-as megalakulása óta az, hogy feltárja és leírja az emberi genomban valamely funkcióval bíró szakaszokat. Joseph Ecker, a La Jolla-i Salk Intézet genetikusa elmondta, "az emberi genomban található összes funkcionális elem referenciatérképét" kívánják elkészíteni. A HGP jó néhány meglepetést hozott. 

Az egyik a fehérjéket kódoló DNS-szakaszok, vagyis a gének számának a korábbi elképzeléseknél jóval szerényebb száma: kiderült, hogy a korábban várt 100 ezer helyett mindössze 20-25 ezer gén van a genetikai állományunkban (a genomban). Nincs "hulladék-DNS" Az emberi genom legismertebb elemei a gének, amelyekből mintegy 21 ezer van, és amelyek a fehérjék előállítását kódolják. A dopaminreceptor gén például dopaminreceptort, egy fehérjét állít elő az agysejtekben, az inzulingén pedig az inzulint termelteti a hasnyálmirigyben. A teljes genomnak azonban csak körülbelül 1 százaléka kódol fehérjéket, és a kihívást éppen az jelenti, hogy a genom fennmaradó mintegy 99 százalékának funkcióját feltárják. Ezt a hatalmas részt évekig - most már ismert, hogy tévesen - csak hulladék-DNS névvel illették. 

"Évekig mindenki az 1 százalékra összpontosított, az ENCODE a 99 százalékot vizsgálja" - magyarázta Mark Gerstein, a Yale Egyetem munkatársa, az egyik kutatócsoport vezetője. Elemzéseik során az ENCODE kutatói felfedezték, hogy az egykor "kidobhatónak" tekintett DNS-rész 80 százalékának van valamilyen biológiai funkciója. Mintegy 4 millió DNS-darabkának például az a feladata, hogy a többi részt szabályozza. Ezek a szakaszok olyan átírási (transzkripciós) fehérjéket kódolnak, amelyek hatására az egyes gének ki- vagy bekapcsolódnak, termelik az általuk kódolt fehérjét vagy nem. A két számadat közötti óriási eltérést az magyarázza, hogy távolról sem csak a szoros értelemben vett fehérjekódoló DNS-szakaszok tekinthetők "funkcionálisnak". Feladat köthető ugyanis valamennyi olyan kromoszóma-régióhoz, amely a fehérjekódoló DNS-szakaszok kifejeződésének szabályozásában részt vesz akár serkentő, akár gátló módon. 

S bár szerepükre csak az utóbbi évek felfedezései nyomán kezd lassan fény derülni, szinte bizonyosan funkcióval rendelkezik az ún. nemkódoló - vagyis a DNS-ről lemásolódó, de fehérjévé át nem fordítódó - RNS-ek jelentős hányada is, jobbára azáltal, hogy a fehérjekódoló RNS-ek mennyiségét szabályozzák. A betegségek magyarázata A szabályozó elemek hatalma magyarázhatja, hogy miközben valaki egy betegség kockázatával él génállománya szerint, mégsem betegszik meg: ezek a genetikai kapcsolók ugyanis védőgéneket is be- és kikapcsolhatnak. A tanulmányok szerint az emberi testben körülbelül 4 millió ilyen génkapcsoló tevékenykedik, egy adott sejten belül, például egy szívizomsejtben ezekből általában mintegy 200 ezer működik. 

A szabályozó gének megismerése közelebb vihet ahhoz, hogy új gyógyszercélpontokat találjanak a fejlesztők. Az egyik most közzétett tanulmányban a seattle-i Washingtoni Egyetem kutatói megállapították, hogy a különböző betegségekkel eddig kapcsolatba hozott génváltozatok legtöbbje a DNS szabályozó régióiban helyezkedik el, gyakran egészen messze a "betegséggénektől". Utóbbiak a szabályozó génekkel együttesen határozzák meg, hogy egy bizonyos betegség - például a cukorbetegség vagy a rák - hol és mikor alakul ki, jelentkezik-e egyáltalán. Tizenhét nagyon különböző ráktípusban például "mindössze 20 szabályozó bukkan fel újra és újra" - emelte ki John Stamatoyannopoulos, a kutatócsoport vezetője a felfedezésekről tartott sajtótájékoztatón. 

 Nagy RNS-leltár is készült Az ENCODE feladatai közé tartozott a DNS-ről átíródó RNS-ek - mind a fehérjekódoló, mind a nemkódoló átiratok - minél teljesebb leltárának elkészítése is. A nemkódoló átiratok meglepően hatalmas száma, valamint a tény, hogy - a hagyományos nézettel ellentétben - a DNS-nek gyakran nem csak az egyik, hanem mindkét szála mintául szolgál az RNS-átírás számára, a génkifejeződésről alkotott hagyományos kép átrajzolását, sőt, magának a gén fogalmának az újragondolását sürgeti. Az ENCODE óvatos becslése szerint is az emberi DNS-állománynak legalább a 75 százalékáról készül az élet valamely pontján, legalább valamelyik sejtféleségben RNS-átirat. 

Majdnem az egész genomban zajlik az evolúció Ez az adat már önmagában kételyt ébreszt afelől, hogy DNS-ünk csaknem 99 százaléka puszta történeti hordalék volna. E kétely tovább fokozódik, ha az ENCODE-nak azt az eredményét is hozzávesszük, hogy a genomunk 95 százaléka fekszik valamely szabályozófehérjével kölcsönható DNS-régió "karnyújtásnyi" közelségében. S ha a kutatói elme intuitív ellenkezése nem volna még elég, az ENCODE résztvevői közvetlen evolúciós bizonyítékot is találtak arra, hogy DNS-ünk java része nem lehet értelmetlen töltelék. 

Egy funkcióval nem bíró hordalék-DNS-re ugyanis nem nehezedik szelekciós nyomás, ezért az evolúció során viszonylag gyorsan változik. Azonban a legközelebbi evolúciós rokonságunkhoz tartozó főemlősök és a mi DNS-ünk összevetéséből kiderült, hogy genomunknak az a része, melyen majom-unokatestvéreinkkel osztozunk, 65 százalékban valamilyen funkcionális DNS-elemet hordoz, s e területeknek számottevő hányada rostáló szelekció alatt áll - vagyis nem változhat meg előnytelen következmények nélkül, ahogy azt a "szemét"-DNS-től várnánk. Gyógyászati hozadék Az ENCODE - Encyclopedia of DNA Elements, vagyis a DNS-elemek (értsd: funkcióval bíró DNS-szakaszok) enciklopédiája - a 2003 óta eltelt évek biotechnológiai vívmányainak felhasználásával az emberi genetikai állomány jóval mélyebb megismerésére törekedett, mint amit a DNS puszta bázissorrendjének meghatározása nyújtott akkoriban. 

A DNS-szekvencia adatfolyamának leíró jellegén túllépve a 2007-ben útjára indított ENCODE immár sokkal inkább az emberi genom funkcionális összefüggéseire koncentrált: arra, hogy a genomon belüli komplex szabályozási kölcsönhatások miként teszik lehetővé egy emberi szervezet felépítését és működtetését. Az adatelemzést ráadásul 147-féle sejttípuson és számos emberből származó DNS-en elvégezték, így bepillantást nyerhettek abba, mi teszi eltérővé szervezetünk változatos feladatokra specializált szöveteit, és mi tesz egymástól különbözővé minket, embereket. 

Mivel az emberek közti különbségek egy része a betegségekre való hajlamokkal, az egyedi érzékenységek hátterében meghúzódó genetikai változatossággal kapcsolatos, az ENCODE eredményeinek a tudományos érdekességen túl közvetlen gyógyászati hozadéka is lehet. A tanulmányok a Nature, a Genome Biology és a Genome Research című tudományos folyóiratokban mindenki számára szabadon hozzáférhetően jelentek meg.