快訊 來源：讀創(chuàng) 2023-05-11 09:18:03
△泛基因組管狀圖譜：人類泛基因組草圖增加了1.19億個(gè)堿基對(duì)（指在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)互補(bǔ)配對(duì)的堿基）和1115個(gè)基因重復(fù)。
當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月10日，人類泛基因組參考聯(lián)盟（Human Pangenome Reference Consortium）發(fā)表了首個(gè)人類泛基因組草圖。相關(guān)的四篇論文均已發(fā)布，其中三篇發(fā)布在《自然》（Nature）雜志，一篇發(fā)布在《自然-生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）雜志。
【資料圖】
該草圖旨在盡可能多地描繪出最終代表整個(gè)物種的DNA（脫氧核糖核酸）序列。它從47個(gè)祖先不同的個(gè)體中開發(fā)而來，相比于此前的人類參考基因組版本（GRCh38，是一個(gè)目前被廣泛使用的，用于描述人類基因組序列的標(biāo)準(zhǔn)），人類泛基因組草圖增加了1.19億個(gè)堿基對(duì)（指在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)互補(bǔ)配對(duì)的堿基）和1115個(gè)基因重復(fù)。相比于GRCh38，該草圖能檢測(cè)到結(jié)構(gòu)變異基因的數(shù)量增加了104%，為更完整地描繪人類基因組的遺傳多樣性提供了更多支持。
△覆蓋全球范圍的泛基因組。
該項(xiàng)研究由美國(guó)華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院（ University of Washington School of Medicine）、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)（University of California）等主導(dǎo)。研究稱，GRCh38是目前已知的人類基因組序列的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本，它由一小部分人類基因組測(cè)序數(shù)據(jù)組成，其中包含許多已知的人類基因組變異和SNP（單核苷酸多態(tài)性）信息。GRCh38是人類基因組研究的重要工具，可以用來識(shí)別、定位和注釋基因，以及進(jìn)行遺傳變異分析和比較基因組學(xué)研究?！暗?，由于人類基因組是高度復(fù)雜的，存在很大的個(gè)體差異和變異形態(tài)，因此仍需要更深入的研究和探索來完善我們對(duì)其的理解?！?/p>
發(fā)表于《自然-生物技術(shù)》的文章《A draft human pangenome reference》表示，自20年前首次發(fā)布人類參考基因組以來，它一直是人類基因組學(xué)的支柱。但在當(dāng)前的GRCh38版本中，有210 Mb（兆堿基）的DNA序列段沒有被完整地測(cè)序，或無法確定其序列，其中151 Mb的區(qū)域完全未知，而59 Mb的區(qū)域是通過計(jì)算機(jī)模擬得到的預(yù)測(cè)序列。這種情況會(huì)造成相關(guān)研究的數(shù)據(jù)偏差，也意味著在人類基因圖譜中，依然有很多區(qū)域是我們尚未可知。“因此，我們需要不斷完善它。”
發(fā)表在《自然》的三篇文章提出了使用人類泛基因組草圖得到的新發(fā)現(xiàn)。在第一篇文章《Increased mutation and gene conversion within human segmental duplications》中，Evan Eichler和同事開發(fā)了一個(gè)單核苷酸變異（SNV）圖譜，其中包含了數(shù)百萬先前未被描繪的SNV，同時(shí)，該圖譜描述了一些基因組區(qū)域的變異性質(zhì)，這些區(qū)域擁有片段重復(fù)序列，并在基因組的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)上重復(fù)出現(xiàn)，共享著高度相同的DNA序列。這種重復(fù)序列的存在可能導(dǎo)致基因組變異，從而對(duì)個(gè)體的表型特征和患病風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生影響。
在第二篇《Recombination between heterologous human acrocentric chromosomes》文章中，Erik Garrison和同事利用人類泛基因組草圖，觀察到異源著絲粒染色體短臂（q-arm translocation，染色體的一個(gè)部分，通常位于染色體的末端）之間的重組模式，并觀察到了某種DNA交換機(jī)制。這表明，在染色體之間，一種過去曾被推測(cè)但未被證實(shí)的DNA交換方式的確存在。
在第三篇《Pangenome graph construction from genome alignments with Minigraph-Cactus》中，研究人員利用人類泛基因組草圖提高了Pangenome參考基因組的準(zhǔn)確性。Glenn Hickey等人表示，Pangenome是一種新興的基因組分析模式，這種模式不僅能分析個(gè)體基因組的變異，還能分析物種內(nèi)所有個(gè)體之間共享的基因組變異，從而為更全面、準(zhǔn)確地描述一個(gè)物種基因組提供了框架。在此次研究中，科學(xué)家們展示了“Minigraph-Cactus pangenome pipeline”的流程，該方法可以直接從全基因組比對(duì)中創(chuàng)建Pangenome，同時(shí)它還可以處理比較人類和果蠅之間的跨物種基因組數(shù)據(jù)。這為將來更好地理解物種間和個(gè)體間的基因組變異提供了更全面的信息。
當(dāng)然，這些成果還只是人類泛基因組研究發(fā)展中的一個(gè)過渡階段，該計(jì)劃旨在觀察和描繪350名個(gè)體的遺傳多樣性。研究人員Arya Massarat 強(qiáng)調(diào)了目前成果的重要性，但也表示，還需要持續(xù)改進(jìn)以克服現(xiàn)有不足，比如，更多樣化的取樣?！斑@將幫助我們理解促成生理和臨床特征的遺傳變異，并為全球健康事業(yè)做出貢獻(xiàn)。”
來源：澎湃新聞
審讀：譚錄崗
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