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《科学》发布64份新图谱,聚焦全球人群遗传差异

时间: 2021年03月05日 | 作者: Admin | 来源: ​学术经纬
研究小组发表了人类基因组测序的一项新成果。结合更先进的测序和组装技术,研究人员以高分辨率完成了来自32个个体的人类基因组测序。

新世纪伊始,第一版人类基因组图谱发布。通过测序技术读出四个字母(构成DNA的四种碱基)的序列,我们开始读懂记录一个人所有遗传信息的“生命天书”——人类基因组。不过,首份参考序列并不是某一个人的基因组,而是代表了人类的综合,因而并不能准确反映人类复杂的遗传变异。


在此基础上,随着测序领域的技术创新,科学家在过去20年里开展了多个测序项目,以鉴定和区分个体与参考序列之间的遗传差异。


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(图片来源:参考资料[2];Credit:NIH)


2月25日,一个国际研究小组在顶尖学术期刊《科学》上发表文章,宣布了人类基因组测序的一项新成果。结合更先进的测序和组装技术,研究人员以高分辨率完成了来自32个个体的人类基因组测序。这份功能更全面的参考数据集,代表了世界各地25个不同的人类种群,可以更好地反映来自不同人群的遗传差异,作为了解人类疾病易感性的新参考。


参与此次研究的机构之一、马里兰大学医学院在新闻稿中指出:“这项具有里程碑意义的新研究表明,我们对人类健康和疾病的遗传基础有了更深刻的了解。”



科学家们在这项研究中结合采用长读测序技术和链特异性测序方法,准确地重建了一个人基因组的两个组成部分,也就是分别继承自父亲的遗传信息和继承自母亲的遗传信息。“过去,我们无法区分遗传变异来自父母双方的哪个染色体组,现在我们能够解决这一问题,是发现人类遗传变异的一个了不起的成就,引领我们寻找致病基因。”这项研究的负责人之一Jan Korbel博士评论说。


而且,利用这种方法从头组装连续的基因组,无需与不完善的参考基因组进行比对,从而避免潜在的偏差,可以更准确地反映来自不同人类群体的遗传差异。


▲基于不同祖源的人类基因组序列分析不同人群的遗传变异(图片来源:参考资料[3])


在新获得的参考序列中,研究人员总共确定了超过10万个结构变异(SV),其中68%是过去短读测序时未被发现的。这类变异指的是染色体上大片段DNA的重新排列,有缺失、重复、插入、易位甚至是颠倒方向等多种类型。相比单碱基变化等较小的变异,结构变异更难检测,然而它们更容易干扰基因功能,是很多遗传病和癌症的重要诱因。


合著者之一Scott Devine博士对此评论说:“我们进入了基因组学的新纪元,令人兴奋的新技术在读取DNA碱基方面提供了数量更大、更准确的结果,使我们能够对人类全基因组进行测序,探索过去无法读取、但与人类特征和人类疾病相关的基因组区域。”


这些信息将有助于开发个体化医疗的新方法,应用于精准医疗。例如,药物功效可能因基因组而异。新的参考数据纳入了具有高度多样性的人类基因组,可以更好地根据患者的个体遗传背景量身定制治疗方法。


参考资料

[1] Peter Ebert et al., (2021) Haplotype-resolved diverse human genomes and integrated analysis of structural variation. Science. Doi: 10.1126/science.abf7117

[2] Landmark study details sequencing of 64 full human genomes to better capture genetic diversity. Retrieved Feb. 26, 2021 from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-02/uoms-lsd022521.php

[3] 64 human genomes as new reference for global genetic diversity. Retrieved Feb. 26, 2021 from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-02/hud-6hg022521.php