[[Файл:Human karyotype with bands and sub-bands.png|альт=Схематична каріограма людини. Дає огляд геному людини з пронумерованими парами хромосом, його основними змінами протягом клітинного циклу (угорі по центру) і мітохондріальним геномом у масштабі (внизу ліворуч).|міні|Схематична каріограма людини. Дає огляд геному людини з пронумерованими парами хромосом, його основними змінами протягом клітинного циклу (угорі по центру) і мітохондріальним геномом у масштабі (внизу ліворуч).]]
'''Геноміка''' — розділ [[генетика|генетики]], предметом дослідження якого є організація та функціонування [[геном]]ів живих організмів.<ref name="culver2002">{{Cite encyclopedia| publisher = Macmillan Reference USA| isbn = 0028656067| editors = Richard Robinson (ed.)| last = Culver| first = Kenneth W.| coauthors = Mark A. Labow| title = Genomics| encyclopedia = Genetics| series = Macmillan Science Library| date = 2002-11-08| url-access = registration| url = https://archive.org/details/genetics0000unse}}</ref>
'''Геноміка''' — розділ [[генетика|генетики]], предметом дослідження якого є організація та функціонування [[геном]]ів живих організмів.<ref name="culver2002">{{Cite encyclopedia| publisher = Macmillan Reference USA| isbn = 0028656067| editors = Richard Robinson (ed.)| last = Culver| first = Kenneth W.| coauthors = Mark A. Labow| title = Genomics| encyclopedia = Genetics| series = Macmillan Science Library| date = 2002-11-08| url-access = registration| url = https://archive.org/details/genetics0000unse}}</ref>
Поява геноміки у [[1990-ті|90-х роках]] ХХ сторіччя стала можливою завдяки винайденню методів ефективного [[секвенування]] [[ДНК]] та [[біоінформатика|біоінформатики]], які дозволили дослідникам аналізувати не окремі короткі послідовності нуклеотидів, як це було раніше, а здійснювати масштабні проєкти з прочитання та анотації всієї сукупної ДНК певного виду (яким був, наприклад, проєкт [[Проєкт геному людини|«Геном людини»]]).
Поява геноміки у [[1990-ті|90-х роках]] ХХ сторіччя стала можливою завдяки винайденню методів ефективного [[секвенування]] [[ДНК]] та [[біоінформатика|біоінформатики]], які дозволили дослідникам аналізувати не окремі короткі послідовності нуклеотидів, як це було раніше, а здійснювати масштабні проєкти з прочитання та анотації всієї сукупної ДНК певного виду (яким був, наприклад, проєкт [[Проєкт геному людини|«Геном людини»]]).
Наразі геноміка вважається однією з передових галузей [[біологія|біології]] та [[медицина|медицини]]. Прогрес у геноміці та [[Мультиоміка|мультиоміці]] загалом спровокував революцію в дослідженнях, заснованих на відкриттях, і [[Системна біологія|системній біології]], щоб полегшити розуміння навіть найскладніших [[Біологічна система|біологічних систем]], таких як людський [[Головний мозок людини|мозок]].
Наразі геноміка вважається однією з передових галузей [[біологія|біології]] та [[медицина|медицини]]. Прогрес у геноміці та [[Мультиоміка|мультиоміці]] загалом спровокував революцію в дослідженнях, заснованих на відкриттях, і [[Системна біологія|системній біології]], щоб полегшити розуміння навіть найскладніших [[Біологічна система|біологічних систем]], таких як людський [[Головний мозок людини|мозок]].
[[Файл:Metabolomik.jpg|альт=Геном в структурі мультиоміки|міні|Геном в структурі [[Мультиоміка|мультиоміки]] (спрощено, схематично)]]
== Принципи геноміки ==
Геноміка — це дисципліна, яка керується кількома основними принципами, багато з яких відображають ширші принципи генетики, але застосовуються в масштабі всього геному.
=== Структура та організація геному ===
Геном кожного організму структурований і організований певним чином. Наприклад, в [[Еукаріоти|еукаріотів]] геноми організовані в [[Хромосома|хромосоми]], які складаються з [[Дезоксирибонуклеїнова кислота|ДНК]], щільно намотаної навколо білків [[Гістони|гістонів]]. Ця організація впливає на [[Експресія генів|експресію]] та функцію [[Ген|генів]].<ref>{{Cite book
|title=Molecular biology of the cell. Hauptbd.
|date=2002
|editor-last=Alberts
|editor-first=Bruce
|publisher=Garland
|edition=4. ed
|location=New York
|isbn=978-0-8153-3218-3
}}</ref>
=== Генетичні варіації ===
Геноми не статичні; вони можуть відрізнятися між особинами одного виду внаслідок [[Мутація|мутації]], [[Генетична рекомбінація|генетичної рекомбінації]] та інших еволюційних процесів. Ця генетична варіація може впливати на риси організму і є основним предметом вивчення геноміки.<ref name=":12">{{Cite book
Не всі ділянки геному кодують білки. Функціональні ділянки геному включають кодуючі ділянки (гени), регуляторні ділянки та некодуючі послідовності ДНК. Геноміка прагне зрозуміти функцію цих областей у контексті всього геному.<ref name=":12" />
[[Файл:Environmental shotgun sequencing.png|альт=Екологічна метагеноміка (Environmental Shotgun Sequencing (ESS))|міні|Екологічна метагеноміка (Environmental Shotgun Sequencing (ESS)). (A) Відбір зразків із середовища існування; (B) фільтрація частинок, як правило, за розміром; (C) екстракція та лізис ДНК; (D) клонування та бібліотека; (E) секвенування клонів; (F) послідовне складання.]]
=== Динаміка та еволюція геному ===
Геноми змінюються з часом, і ці зміни можна простежити в історії [[Еволюція|еволюції]]. Геноміка може дати розуміння цих еволюційних процесів і того, як вони сформували геноми сучасних організмів.<ref>{{Cite news|title=The origins of genome architecture|url=http://dx.doi.org/10.5860/choice.45-0862|work=Choice Reviews Online|date=2007-10-01|accessdate=2023-06-11|issn=0009-4978|doi=10.5860/choice.45-0862|pages=45–0862-45-0862|volume=45|issue=02}}</ref>
=== Системна біологія ===
Геноміка діє в ширшому контексті системної біології, яка розглядає взаємодію між усіма частинами біологічної системи. Геномні дані можна використовувати для розуміння цих взаємодій і нових властивостей, які з них виникають.<ref>{{Cite news|title=Systems Biology: A Brief Overview|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.1069492|work=Science|date=2002-03|accessdate=2023-06-11|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.1069492|pages=1662–1664|volume=295|issue=5560|language=en|first=Hiroaki|last=Kitano}}</ref><ref>{{Cite news|title=From functional genomics to systems biology: concepts and practices|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1631069103002300|work=Comptes Rendus Biologies|date=2003-10-01|accessdate=2023-06-11|issn=1631-0691|doi=10.1016/j.crvi.2003.09.033|pages=879–892|volume=326|issue=10|language=en|first=Charles|last=Auffray|first2=Sandrine|last2=Imbeaud|first3=Magali|last3=Roux-Rouquié|first4=Leroy|last4=Hood}}</ref>
=== Аналіз даних і біоінформатика ===
[[Великі дані|Величезний]] обсяг [[Дані|даних]], отриманих завдяки геномним дослідженням, потребує складного [[Аналіз даних|аналізу даних]] і методів [[Біоінформатика|біоінформатики]]. Ці методи використовуються для секвенування геномів, [[анотування]] генів, аналізу експресії генів та виконання інших обчислювальних завдань.<ref>{{Cite news|title=Innovations in Genomics and Big Data Analytics for Personalized Medicine and Health Care: A Review|url=https://www.mdpi.com/1422-0067/23/9/4645|work=International Journal of Molecular Sciences|date=2022-01|accessdate=2023-06-11|issn=1422-0067|pmc=PMC9104788|pmid=35563034|doi=10.3390/ijms23094645|pages=4645|volume=23|issue=9|language=en|first=Mubashir|last=Hassan|first2=Faryal Mehwish|last2=Awan|first3=Anam|last3=Naz|first4=Enrique J.|last4=deAndrés-Galiana|first5=Oscar|last5=Alvarez|first6=Ana|last6=Cernea|first7=Lucas|last7=Fernández-Brillet|first8=Juan Luis|last8=Fernández-Martínez|first9=Andrzej|last9=Kloczkowski}}</ref>
== Технології та методики в геноміці ==
Розвиток геноміки значно сприяв розвитку технологій і методів, які зробили можливим секвенувати, аналізувати та маніпулювати геномами у великому масштабі.
=== Секвенування ДНК ===
[[Файл:Illumina Genome Analyzer II System.jpg|альт=Апарат для секвенування Illumina|міні|Апарат для секвенування Illumina]]
Було розроблено декілька методів визначення порядку [[Нуклеотиди|нуклеотидів]] у послідовності ДНК. Секвенування Сангера було одним із найперших методів, що використовувалися, і все ще використовується сьогодні для невеликих проектів.<ref>{{Cite news|title=DNA sequencing with chain-terminating inhibitors|url=http://dx.doi.org/10.1073/pnas.74.12.5463|work=Proceedings of the National Academy of Sciences|date=1977-12|accessdate=2023-06-11|issn=0027-8424|doi=10.1073/pnas.74.12.5463|pages=5463–5467|volume=74|issue=12|first=F.|last=Sanger|first2=S.|last2=Nicklen|first3=A. R.|last3=Coulson}}</ref> Однак технології секвенування наступного покоління (NGS), такі як [[секвенування Illumina]], [[піросеквенування]] та [[секвенування Ion Torrent]], значною мірою витіснили секвенування Сангера для великомасштабних проектів завдяки їх високій пропускній здатності.<ref>{{Cite book
}}</ref> Технології секвенування третього покоління, такі як [[секвенування Oxford Nanopore]] та SMRT секвенування Pacific Biosciences, пропонують секвенування в реальному часі та можливість секвенування довгих зчитувань.<ref>{{Cite news|title=PacBio Sequencing and Its Applications|url=http://dx.doi.org/10.1016/j.gpb.2015.08.002|work=Genomics, Proteomics & Bioinformatics|date=2015-10|accessdate=2023-06-11|issn=1672-0229|doi=10.1016/j.gpb.2015.08.002|pages=278–289|volume=13|issue=5|first=Anthony|last=Rhoads|first2=Kin Fai|last2=Au}}</ref>
=== Геномна анотація та біоінформатика ===
Після секвенування генома його необхідно анотувати, щоб ідентифікувати гени та інші функціональні елементи. Це досягається за допомогою інструментів біоінформатики, які використовують обчислювальні [[Алгоритм|алгоритми]] для прогнозування розташування та функцій генів.<ref>{{Cite news|title=A beginner's guide to eukaryotic genome annotation|url=http://dx.doi.org/10.1038/nrg3174|work=Nature Reviews Genetics|date=2012-04-18|accessdate=2023-06-11|issn=1471-0056|doi=10.1038/nrg3174|pages=329–342|volume=13|issue=5|first=Mark|last=Yandell|first2=Daniel|last2=Ence}}</ref> Крім того, біоінформатика є невід’ємною частиною управління та аналізу [[Великі дані|великих наборів даних]], створених геномними дослідженнями.<ref>{{Cite book
|url=http://dx.doi.org/10.1002/9780470451496.ch12
|title=Functional Genomics
|series=Bioinformatics and Functional Genomics
|publisher=John Wiley & Sons, Inc.
|location=Hoboken, NJ, USA
|pages=460–514
}}</ref>
=== Технології редагування генома ===
Такі методи [[редагування генома]], як [[CRISPR/cas9|CRISPR-Cas9]], TALEN і ZFN, використовуються для внесення специфічних змін у геном живих клітин.<ref>{{Cite news|title=The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9|url=http://dx.doi.org/10.1126/science.1258096|work=[[Science]]|date=2014-11-28|accessdate=2023-06-11|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.1258096|volume=346|issue=6213|first=|last=[[Дженніфер Даудна]]|first2=Emmanuelle|last2=Charpentier}}</ref> Ці інструменти зробили революцію в геноміці, дозволивши дослідникам досліджувати функцію конкретних генів і створювати модельні організми з певними генетичними модифікаціями.<ref>{{Cite news|title=The genome editing revolution|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S016777992200350X|work=Trends in Biotechnology|date=2023-03|accessdate=2023-06-11|doi=10.1016/j.tibtech.2022.12.022|pages=396–409|volume=41|issue=3|language=en|first=John|last=van der Oost|first2=Constantinos|last2=Patinios}}</ref>
=== Методи аналізу експресії генів ===
Ці методи використовуються для вимірювання рівнів [[Експресія генів|експресії генів]] у геномі. Мікрочипи були однією з перших високопродуктивних технік, розроблених для цієї мети.<ref>{{Cite news|title=Quantitative Monitoring of Gene Expression Patterns with a Complementary DNA Microarray|url=http://dx.doi.org/10.1126/science.270.5235.467|work=Science|date=1995-10-20|accessdate=2023-06-11|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.270.5235.467|pages=467–470|volume=270|issue=5235|first=Mark|last=Schena|first2=Dari|last2=Shalon|first3=Ronald W.|last3=Davis|first4=Patrick O.|last4=Brown}}</ref> Зовсім недавно секвенування РНК (RNA-Seq) стало методом вибору завдяки своїй здатності вимірювати експресію генів з високою чутливістю та точністю, а також ідентифікувати нові транскрипти.<ref>{{Cite web|title=Faculty Opinions recommendation of RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomics.|url=http://dx.doi.org/10.3410/f.1128830.793481779|website=Faculty Opinions – Post-Publication Peer Review of the Biomedical Literature|date=2013-08-09|accessdate=2023-06-11|first=Hans|last=Lehrach}}</ref>
== Застосування геноміки ==
Галузь геноміки має широке застосування в різних секторах, сприяючи прогресу в [[Охорона здоров'я|охороні здоров’я]], [[Наукове дослідження|наукових дослідженнях]], [[Сільське господарство|сільському господарстві]] та [[Екологія|екології]].
=== Охорона здоров'я ===
* '''Геномна медицина''': геноміка зробила революцію в охороні здоров’я, уможлививши [[Персоналізована медицина|персоналізовану медицину]]. Геномні дані можуть допомогти передбачити сприйнятливість людини до певних захворювань, скласти плани лікування та полегшити стратегії профілактики захворювань.<ref>{{Cite news|title=Implementing genomic medicine in the clinic: the future is here|url=https://doi.org/10.1038/gim.2012.157|work=Genetics in Medicine|date=2013-04|accessdate=2023-06-11|issn=1098-3600|pmc=PMC3835144|pmid=23306799|doi=10.1038/gim.2012.157|pages=258–267|volume=15|issue=4|first=Teri A.|last=Manolio|first2=Rex L.|last2=Chisholm|first3=Brad|last3=Ozenberger|first4=Dan M.|last4=Roden|first5=Marc S.|last5=Williams|first6=Richard|last6=Wilson|first7=David|last7=Bick|first8=Erwin P.|last8=Bottinger|first9=Murray H.|last9=Brilliant}}</ref><ref>{{Cite news|title=The impact of genomics on precision public health: beyond the pandemic|url=https://genomemedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13073-021-00886-y|work=Genome Medicine|date=2021-12|accessdate=2023-06-11|issn=1756-994X|pmc=PMC8063188|pmid=33892793|doi=10.1186/s13073-021-00886-y|volume=13|issue=1|language=en|first=Muin J.|last=Khoury|first2=Kathryn E.|last2=Holt}}</ref><ref>{{Cite news|title=Genomic medicine year in review: 2021|url=https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2021.11.006|work=The American Journal of Human Genetics|date=2021-12|accessdate=2023-06-11|issn=0002-9297|pmc=PMC8715274|pmid=34861172|doi=10.1016/j.ajhg.2021.11.006|pages=2210–2214|volume=108|issue=12|first=Teri A.|last=Manolio|first2=Carol J.|last2=Bult|first3=Rex L.|last3=Chisholm|first4=Patricia A.|last4=Deverka|first5=Geoffrey S.|last5=Ginsburg|first6=Madison|last6=Goldrich|first7=Gail P.|last7=Jarvik|first8=George A.|last8=Mensah|first9=Erin M.|last9=Ramos}}</ref> (''Див. також'' [[Медична генетика]], [[Нутрігенетика]])
* '''[[Фармакогеноміка]]''': це дослідження того, як гени впливають на реакцію людини на певні ліки. Розуміючи індивідуальні генетичні варіації, постачальники медичних послуг можуть призначати персоналізовані — більш ефективні та безпечні дози ліків.<ref>{{Cite news|title=Pharmacogenomics: bench to bedside|url=https://www.nature.com/articles/nrd1497|work=Nature Reviews Drug Discovery|date=2004-09|accessdate=2023-06-11|issn=1474-1784|doi=10.1038/nrd1497|pages=739–748|volume=3|issue=9|language=en|first=Richard|last=Weinshilboum|first2=Liewei|last2=Wang}}</ref><ref>{{Cite news|title=Population pharmacogenomics: an update on ethnogeographic differences and opportunities for precision public health|url=https://link.springer.com/10.1007/s00439-021-02385-x|work=Human Genetics|date=2022-06|accessdate=2023-06-11|issn=0340-6717|pmc=PMC9177500|pmid=34652573|doi=10.1007/s00439-021-02385-x|pages=1113–1136|volume=141|issue=6|language=en|first=Yitian|last=Zhou|first2=Volker M.|last2=Lauschke}}</ref><ref>{{Cite news|title=Pharmacogenetics Guidelines: Overview and Comparison of the DPWG, CPIC, CPNDS, and RNPGx Guidelines|url=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2020.595219|work=Frontiers in Pharmacology|date=2021|accessdate=2023-06-11|issn=1663-9812|pmc=PMC7868558|pmid=33568995|doi=10.3389/fphar.2020.595219|volume=11|first=Heshu|last=Abdullah-Koolmees|first2=Antonius M.|last2=van Keulen|first3=Marga|last3=Nijenhuis|first4=Vera H. M.|last4=Deneer}}</ref><ref>{{Cite news|title=Pharmacogenomics in the era of personalised medicine|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.5694/mja2.51759|work=Medical Journal of Australia|date=2022-11-21|accessdate=2023-06-11|issn=0025-729X|pmc=PMC9827847|pmid=36259142|doi=10.5694/mja2.51759|pages=510–513|volume=217|issue=10|language=en|first=Cassandra|last=White|first2=Rodney|last2=Scott|first3=Christine L|last3=Paul|first4=Stephen P|last4=Ackland}}</ref>
* '''Геноміка раку''': геномні технології забезпечили глибоке розуміння генетичної основи раку. Розуміння геномних змін, які викликають рак, може керувати діагностикою, прогнозом і лікуванням.<ref>{{Cite news|title=Lessons from the Cancer Genome|url=https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.03.002|work=Cell|date=2013-03|accessdate=2023-06-11|issn=0092-8674|doi=10.1016/j.cell.2013.03.002|pages=17–37|volume=153|issue=1|first=Levi A.|last=Garraway|first2=Eric S.|last2=Lander}}</ref><ref>{{Cite news|title=Pan-cancer analysis of whole genomes|url=https://www.nature.com/articles/s41586-020-1969-6|work=Nature|date=2020-02|accessdate=2023-06-11|issn=1476-4687|doi=10.1038/s41586-020-1969-6|pages=82–93|volume=578|issue=7793|language=en|first=Lauri A.|last=Aaltonen|first2=Federico|last2=Abascal|first3=Adam|last3=Abeshouse|first4=Hiroyuki|last4=Aburatani|first5=David J.|last5=Adams|first6=Nishant|last6=Agrawal|first7=Keun Soo|last7=Ahn|first8=Sung-Min|last8=Ahn|first9=Hiroshi|last9=Aikata}}</ref>
=== Наукові дослідження ===
* '''Модельні організми''': геноміка дозволяє вивчати [[Модельний організм|модельні організми]], щоб зрозуміти [[біологічні процеси]], які також можуть відбуватися в організмі [[Людина розумна|людини]].<ref>{{Cite news|title=Developmental genetics with model organisms|url=https://pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2122148119|work=Proceedings of the National Academy of Sciences|date=2022-07-26|accessdate=2023-06-11|issn=0027-8424|pmc=PMC9335277|pmid=35858396|doi=10.1073/pnas.2122148119|volume=119|issue=30|language=en|first=Uwe|last=Irion|first2=Christiane|last2=Nüsslein-Volhard}}</ref>
* '''[[Проєкт геному людини|Проект геному людини]]''': цей монументальний проект, завершений у 2003 році, секвенував весь геном людини та проклав шлях до численних наукових досягнень у розумінні біології та хвороб людини.<ref>{{Cite news|title=Finishing the euchromatic sequence of the human genome|url=http://dx.doi.org/10.1038/nature03001|work=[[Nature]]|date=2004-10|accessdate=2023-06-11|issn=0028-0836|doi=10.1038/nature03001|pages=931–945|volume=431|issue=7011}}</ref>
=== Сільське господарство ===
* '''Покращення сільськогосподарських культур''': Геномні інструменти використовуються для підвищення врожайності [[Сільськогосподарські культури|сільськогосподарських культур]], їх харчової цінності та стійкості до шкідників і хвороб, допомагаючи задовольнити потреби зростаючого [[Населення Землі|населення]] світу в [[Продукти харчування|продуктах харчування]].<ref>{{Cite news|title=Draft genome sequence of pigeonpea (Cajanus cajan), an orphan legume crop of resource-poor farmers|url=http://dx.doi.org/10.1038/nbt.2022|work=Nature Biotechnology|date=2011-11-06|accessdate=2023-06-11|issn=1087-0156|doi=10.1038/nbt.2022|pages=83–89|volume=30|issue=1|first=Rajeev K|last=Varshney|first2=Wenbin|last2=Chen|first3=Yupeng|last3=Li|first4=Arvind K|last4=Bharti|first5=Rachit K|last5=Saxena|first6=Jessica A|last6=Schlueter|first7=Mark T A|last7=Donoghue|first8=Sarwar|last8=Azam|first9=Guangyi|last9=Fan}}</ref><ref name=":13">{{Cite web|url=https://www.fao.org/3/cc3579en/cc3579en.pdf|title=Gene editing and agrifood systems|last=Food and Agriculture Organization of the United Nations|date=2022|publisher=[[ООН]]}}</ref><ref>{{Cite news|title=Engineering crops of the future: CRISPR approaches to develop climate-resilient and disease-resistant plants|url=https://doi.org/10.1186/s13059-020-02204-y|work=Genome Biology|date=2020-11-30|accessdate=2023-04-09|issn=1474-760X|pmc=PMC7702697|pmid=33256828|doi=10.1186/s13059-020-02204-y|pages=289|volume=21|issue=1|first=Syed Shan-e-Ali|last=Zaidi|first2=Ahmed|last2=Mahas|first3=Hervé|last3=Vanderschuren|first4=Magdy M.|last4=Mahfouz}}</ref><ref>{{Cite news|title=Genetically engineered crops for sustainably enhanced food production systems|url=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.1027828|work=Frontiers in Plant Science|date=2022|accessdate=2023-04-09|issn=1664-462X|pmc=PMC9680014|pmid=36426158|doi=10.3389/fpls.2022.1027828|volume=13|first=Mughair|last=Abdul Aziz|first2=Faical|last2=Brini|first3=Hatem|last3=Rouached|first4=Khaled|last4=Masmoudi}}</ref><ref>{{Cite news|title=Green Revolution to Gene Revolution: Technological Advances in Agriculture to Feed the World|url=https://www.mdpi.com/2223-7747/11/10/1297|work=Plants|date=2022-01|accessdate=2023-04-09|issn=2223-7747|pmc=PMC9146367|pmid=35631721|doi=10.3390/plants11101297|pages=1297|volume=11|issue=10|language=en|first=Mohd Fadhli|last=Hamdan|first2=Siti Nurfadhlina|last2=Mohd Noor|first3=Nazrin|last3=Abd-Aziz|first4=Teen-Lee|last4=Pua|first5=Boon Chin|last5=Tan}}</ref><ref>{{Cite news|title=CRISPR-Cas9 Gene Editing for Fruit and Vegetable Crops: Strategies and Prospects|url=https://www.mdpi.com/2311-7524/7/7/193|work=Horticulturae|date=2021-07|accessdate=2023-04-09|issn=2311-7524|doi=10.3390/horticulturae7070193|pages=193|volume=7|issue=7|language=en|first=Lili|last=Wan|first2=Zhuanrong|last2=Wang|first3=Mi|last3=Tang|first4=Dengfeng|last4=Hong|first5=Yuhong|last5=Sun|first6=Jian|last6=Ren|first7=Na|last7=Zhang|first8=Hongxia|last8=Zeng}}</ref>
* '''Розведення худоби''': геноміка допомагає в розведенні тварин, дозволяючи відбирати тварин із бажаними ознаками, таким чином підвищуючи продуктивність і стійкість до хвороб.<ref>{{Cite news|title=Domestic-animal genomics: deciphering the genetics of complex traits|url=http://dx.doi.org/10.1038/nrg1294|work=Nature Reviews Genetics|date=2004-03|accessdate=2023-06-11|issn=1471-0056|doi=10.1038/nrg1294|pages=202–212|volume=5|issue=3|first=Leif|last=Andersson|first2=Michel|last2=Georges}}</ref>
=== Екологія ===
* [[Файл:Genomic hairs Nature mars 2016 cc-by-sa4 graph en.jpg|альт=Геномний популяційний аналіз особливостей волосся|міні|Геномний популяційний аналіз особливостей волосся]]'''[[Метагеноміка]]''': це дослідження генетичного матеріалу, отриманого безпосередньо із зразків [[Навколишнє середовище|навколишнього середовища]] чи [[Мікробіом|мікробіомів]] організмів. Це дозволяє дослідникам вивчати спільноти організмів у їхньому природному середовищі.
* '''Екологічна геноміка''': геноміка може допомогти зрозуміти, як організми взаємодіють із навколишнім середовищем, надаючи розуміння кліматичних змін, забруднення та інших екологічних проблем.<ref>{{Cite news|title=Assessing vertebrate biodiversity in a kelp forest ecosystem using environmental
* Kaufmann Michael; Klinger Claudia; Savelsbergh Andreas (2017). [https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4939-7231-9 ''Functional genomics: methods and protocols''.] Methods in molecular biology (3rd edition). New York, NY: Humana Press. [[ISBN]] [[Спеціальна:Джерела книг/978-1-4939-7230-2|978-1-4939-7230-2]].
* Kaufmann Michael; Klinger Claudia; Savelsbergh Andreas (2017). [https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4939-7231-9 ''Functional genomics: methods and protocols''.] Methods in molecular biology (3rd edition). New York, NY: Humana Press. [[ISBN]] [[Спеціальна:Джерела книг/978-1-4939-7230-2|978-1-4939-7230-2]].
* Mathé Ewy; Davis Sean, ред. (2016). [https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4939-3578-9 ''Statistical genomics: methods and protocols''. Methods in molecular biology.] New York, NY: Humana Press. [[ISBN]] [[Спеціальна:Джерела книг/978-1-4939-3576-5|978-1-4939-3576-5]].
* Mathé Ewy; Davis Sean, ред. (2016). [https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4939-3578-9 ''Statistical genomics: methods and protocols''. Methods in molecular biology.] New York, NY: Humana Press. [[ISBN]] [[Спеціальна:Джерела книг/978-1-4939-3576-5|978-1-4939-3576-5]].
== Примітки ==
{{генетика-доробити}}
{{reflist}}{{генетика-доробити}}
{{Розділи біології}}
{{Розділи біології}}
{{Генетика}}
{{Генетика}}
Версія за 11:14, 11 червня 2023
Схематична каріограма людини. Дає огляд геному людини з пронумерованими парами хромосом, його основними змінами протягом клітинного циклу (угорі по центру) і мітохондріальним геномом у масштабі (внизу ліворуч).
Геноміка — розділ генетики, предметом дослідження якого є організація та функціонування геномів живих організмів.[1]
Поява геноміки у 90-х роках ХХ сторіччя стала можливою завдяки винайденню методів ефективного секвенуванняДНК та біоінформатики, які дозволили дослідникам аналізувати не окремі короткі послідовності нуклеотидів, як це було раніше, а здійснювати масштабні проєкти з прочитання та анотації всієї сукупної ДНК певного виду (яким був, наприклад, проєкт «Геном людини»).
Наразі геноміка вважається однією з передових галузей біології та медицини. Прогрес у геноміці та мультиоміці загалом спровокував революцію в дослідженнях, заснованих на відкриттях, і системній біології, щоб полегшити розуміння навіть найскладніших біологічних систем, таких як людський мозок.
Геном в структурі мультиоміки (спрощено, схематично)
Геноміка — це дисципліна, яка керується кількома основними принципами, багато з яких відображають ширші принципи генетики, але застосовуються в масштабі всього геному.
Структура та організація геному
Геном кожного організму структурований і організований певним чином. Наприклад, в еукаріотів геноми організовані в хромосоми, які складаються з ДНК, щільно намотаної навколо білків гістонів. Ця організація впливає на експресію та функцію генів.[2]
Генетичні варіації
Геноми не статичні; вони можуть відрізнятися між особинами одного виду внаслідок мутації, генетичної рекомбінації та інших еволюційних процесів. Ця генетична варіація може впливати на риси організму і є основним предметом вивчення геноміки.[3]
Функціональна геноміка
Не всі ділянки геному кодують білки. Функціональні ділянки геному включають кодуючі ділянки (гени), регуляторні ділянки та некодуючі послідовності ДНК. Геноміка прагне зрозуміти функцію цих областей у контексті всього геному.[3]
Екологічна метагеноміка (Environmental Shotgun Sequencing (ESS)). (A) Відбір зразків із середовища існування; (B) фільтрація частинок, як правило, за розміром; (C) екстракція та лізис ДНК; (D) клонування та бібліотека; (E) секвенування клонів; (F) послідовне складання.
Динаміка та еволюція геному
Геноми змінюються з часом, і ці зміни можна простежити в історії еволюції. Геноміка може дати розуміння цих еволюційних процесів і того, як вони сформували геноми сучасних організмів.[4]
Системна біологія
Геноміка діє в ширшому контексті системної біології, яка розглядає взаємодію між усіма частинами біологічної системи. Геномні дані можна використовувати для розуміння цих взаємодій і нових властивостей, які з них виникають.[5][6]
Аналіз даних і біоінформатика
Величезний обсяг даних, отриманих завдяки геномним дослідженням, потребує складного аналізу даних і методів біоінформатики. Ці методи використовуються для секвенування геномів, анотування генів, аналізу експресії генів та виконання інших обчислювальних завдань.[7]
Технології та методики в геноміці
Розвиток геноміки значно сприяв розвитку технологій і методів, які зробили можливим секвенувати, аналізувати та маніпулювати геномами у великому масштабі.
Секвенування ДНК
Апарат для секвенування Illumina
Було розроблено декілька методів визначення порядку нуклеотидів у послідовності ДНК. Секвенування Сангера було одним із найперших методів, що використовувалися, і все ще використовується сьогодні для невеликих проектів.[8] Однак технології секвенування наступного покоління (NGS), такі як секвенування Illumina, піросеквенування та секвенування Ion Torrent, значною мірою витіснили секвенування Сангера для великомасштабних проектів завдяки їх високій пропускній здатності.[9] Технології секвенування третього покоління, такі як секвенування Oxford Nanopore та SMRT секвенування Pacific Biosciences, пропонують секвенування в реальному часі та можливість секвенування довгих зчитувань.[10]
Геномна анотація та біоінформатика
Після секвенування генома його необхідно анотувати, щоб ідентифікувати гени та інші функціональні елементи. Це досягається за допомогою інструментів біоінформатики, які використовують обчислювальні алгоритми для прогнозування розташування та функцій генів.[11] Крім того, біоінформатика є невід’ємною частиною управління та аналізу великих наборів даних, створених геномними дослідженнями.[12]
Технології редагування генома
Такі методи редагування генома, як CRISPR-Cas9, TALEN і ZFN, використовуються для внесення специфічних змін у геном живих клітин.[13] Ці інструменти зробили революцію в геноміці, дозволивши дослідникам досліджувати функцію конкретних генів і створювати модельні організми з певними генетичними модифікаціями.[14]
Методи аналізу експресії генів
Ці методи використовуються для вимірювання рівнів експресії генів у геномі. Мікрочипи були однією з перших високопродуктивних технік, розроблених для цієї мети.[15] Зовсім недавно секвенування РНК (RNA-Seq) стало методом вибору завдяки своїй здатності вимірювати експресію генів з високою чутливістю та точністю, а також ідентифікувати нові транскрипти.[16]
Геномна медицина: геноміка зробила революцію в охороні здоров’я, уможлививши персоналізовану медицину. Геномні дані можуть допомогти передбачити сприйнятливість людини до певних захворювань, скласти плани лікування та полегшити стратегії профілактики захворювань.[17][18][19] (Див. такожМедична генетика, Нутрігенетика)
Фармакогеноміка: це дослідження того, як гени впливають на реакцію людини на певні ліки. Розуміючи індивідуальні генетичні варіації, постачальники медичних послуг можуть призначати персоналізовані — більш ефективні та безпечні дози ліків.[20][21][22][23]
Геноміка раку: геномні технології забезпечили глибоке розуміння генетичної основи раку. Розуміння геномних змін, які викликають рак, може керувати діагностикою, прогнозом і лікуванням.[24][25]
Проект геному людини: цей монументальний проект, завершений у 2003 році, секвенував весь геном людини та проклав шлях до численних наукових досягнень у розумінні біології та хвороб людини.[27]
Розведення худоби: геноміка допомагає в розведенні тварин, дозволяючи відбирати тварин із бажаними ознаками, таким чином підвищуючи продуктивність і стійкість до хвороб.[34]
Екологія
Геномний популяційний аналіз особливостей волоссяМетагеноміка: це дослідження генетичного матеріалу, отриманого безпосередньо із зразків навколишнього середовища чи мікробіомів організмів. Це дозволяє дослідникам вивчати спільноти організмів у їхньому природному середовищі.
Екологічна геноміка: геноміка може допомогти зрозуміти, як організми взаємодіють із навколишнім середовищем, надаючи розуміння кліматичних змін, забруднення та інших екологічних проблем.[35]
А. В. Сиволоб (2008). Молекулярна біологія(PDF). К: Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет". с. 368-370. Архів оригіналу(PDF) за 4 березня 2016. Процитовано 27 березня 2016.
↑Culver, Kenneth W.; Mark A. Labow (8 листопада 2002). Genomics. У Richard Robinson (ed.) (ред.). Genetics. Macmillan Science Library. Macmillan Reference USA. ISBN0028656067.
↑Alberts, Bruce, ред. (2002). Molecular biology of the cell. Hauptbd (вид. 4. ed). New York: Garland. ISBN978-0-8153-3218-3.
