Nature重大成果:超越1000个人类基因组

【字体: 时间:2012年11月01日 来源:生物通

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  完成了千人基因组计划的第二阶段,一个多国科学家研究小组报告称他们获取了来自14个不同群体总共1092人的样本,并对他们进行了全基因组测序。研究人员将这一壮举描述为集体努力的成果,为生物学家和医生提供了重要的信息,可用于了解人类遗传变异的正常范围,以便在更广阔的背景下阐释患者的疾病基因组。

  

生物通报道  完成了千人基因组计划(1000 Genomes Project)的第二阶段,一个多国科学家研究小组报告称他们获取了来自14个不同群体总共1092人的样本,并对他们进行了全基因组测序。研究人员将这一壮举描述为集体努力的成果,为生物学家和医生提供了重要的信息,可用于了解人类遗传变异的正常范围,以便在更广阔的背景下阐释患者的疾病基因组。

这一发布在11月1日《自然》(Nature)杂志上的研究报告是五年研究工作最终成果。来自约翰霍普金斯大学医学院遗传医学研究所成员、医学和儿科学教授Aravinda Chakravarti帮助设计了这一群体遗传抽样方案。

Chakravarti 说:“本研究中的DNA捐赠者已知没有任何的疾病,因此该研究为我们了解哪些遗传变异处于正常范围内提供了所需的基因组背景。利用此工具,科学家们现在获得了一个标准,可用它来比较例如糖尿病患者的基因组。反过来,这将为我们增加机会来了解疾病,并建立靶向性个体化治疗。”

基于古代迁徙史以及与其他研究种群的遗传关系,选择了这14个群体进行抽样。在每个群体中,健康、无血缘关系的捐赠者被随机选择进行血液抽样。血液样本首先被转变为可储存及无限生长的细胞系,以便长期供应今后的研究。在培育细胞系后,研究人员进行了DNA测序,并将数据添加到一个公共数据库。

发表在2003年的第一个测序人类基因组明确了98.5%的人类遗传物质如以前所认为的那样不编码蛋白质。科学家们现在知道了一些非蛋白质编码区域的作用,但大部分基因组仍是待解之谜,有理由怀疑至少部分的基因组在疾病易感性和流行性差异中发挥了作用。

Chakravarti 解释说:“千人基因组计划启动之初,全基因组和无偏倚寻找关于蛋白质编码基因的疾病相关变异。调控序列及我们仍不了解的序列也被列入目录,因此这一信息扩大了当寻找致病变异时,我们能够搜寻的基因组区域。”迄今大部分所做的遗传学研究都是以某个疾病或已知功能失常的某个蛋白作为开始,随后探究负责的遗传变异。

分析种群中发现的遗传变异以它们在测试个体中出现的频率进行分类。在超过5%的样品中见到的变异被归类为常见变异(common variant),出现在0.5-5%个体中的归类为低频率突变,少于样本0.5%的归类为罕见变异。

抽样的14个群体被分为四组:欧洲、非洲、东亚和美国。如预期的那样,大部分常见变异在过去的研究中已经被确定,在祖先群体中它们的频率变化不大。

相比之下,新研究首次描述了58%的低频率突变和87%的罕见变异。在一个特定种群中发现的罕见变异有可能是该种群更广泛祖先群体的两倍。不同的种群还显示了不同的罕见变异数量,西班牙、芬兰和非洲裔美国人携带最多数量的罕见变异。

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Chakravarti说更令人惊讶的是,研究人员发现在罕见变异中,他们研究中的健康人具有130-400个蛋白质改变变异;10-20个变异破坏了它们编码的蛋白质功能;2-5个变异损害了蛋白质功能;1或2个变异与癌症相关。其表明无论何处的健康人都携带了相似数量的罕见、有害变异。

Chakravarti解释说有几个因素使得人们在基因组具有如此多的错误的情况下能够生存下来。一个因素是基因成对出现,我们的身体往往只需要一个正常拷贝起作用。另一个是基因组中别处的“冗余”基因有时补偿了某一特异的缺陷。此外,一些有害的基因只在对特殊个体或许永远不会遭遇的某些环境信号做出反应时才会开启。

由牛津大学Chakravarti、Peter Donnelly和哈佛-麻省理工Broad研究所的David Altshuler领导的千人基因组计划第一阶段在2008年完成。此次第二阶段初步探索了一部分测序个体基因组,搜寻了疾病的遗传标记。该计划的最后阶段将涉及对来自超过11个群体的1500多人进行基因组测序。

(生物通:何嫱)

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10x Genomics闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾瑰瀣捣閻棗銆掑锝呬壕濡ょ姷鍋為悧鐘汇€侀弴銏℃櫇闁逞屽墰婢规洝銇愰幒鎾跺幗闂佺粯姊婚崢褎绂嶆导瀛樼厽闁哄倹瀵чˉ鐐烘煙娓氬灝濡兼い顏勫暟閹风娀鐓鐑嗘婵犲痉鏉库偓妤佹叏閻戣棄纾婚柣鎰劋閸嬪鏌eΟ娆惧殭闁诲繑濞婇弻锟犲磼濠垫捇鐛滈梺閫炲苯澧悽顖涱殜瀹曟碍绻濋崶銊ヤ函闂佸憡鎸稿ḿ锟� HD 闂傚倸鍊搁崐宄懊归崶顒夋晪鐟滃繘鍩€椤掍胶鈻撻柡鍛█閵嗕礁鈻庨幘鍐插敤濡炪倖鎸鹃崑鐔兼偘閵夆晜鈷戦柛锔诲幖閸斿銇勯妸銉﹀櫧濠㈣娲樼换婵嗩潩椤撶姴骞嶉梻浣告啞閹稿棝宕ㄩ鐙€鍋ч梻鍌欒兌缁垶骞愮拠瑁佸搫顫滈埀顒勭嵁閸儱惟闁靛娴烽崰鏍箖閳╁啯鍎熼柍銉ㄥ皺鐢盯姊婚崒娆愮グ妞ゆ泦鍛床闁圭儤鎸婚崣蹇涙煟閹达絾顥夐柣鎺戠仛閵囧嫰骞掗幋婵囩亾濠电偛鍚嬮崝鏍崲濞戙垹鐭楀璺虹灱閻撳鎮楃憴鍕;闁告濞婇悰顔碱潨閳ь剟骞婂⿰鍐f灁闁圭ǹ娴风粙鎰版⒒閸屾瑧顦︽繝鈧柆宥呯?闁靛牆顦埀顒€鍟村畷銊р偓鐢登圭粊锕傛⒑闂堟稓绠氶柛鎾寸箞瀹曪綀绠涢弮鈧崣蹇斾繆閵堝倸浜惧┑鈽嗗亝椤ㄥ棝寮查崼鏇ㄦ晩閻忓繑鐗楅弬鈧俊鐐€栧濠氬储瑜斿鎶芥晲閸℃ê寮挎繝鐢靛Т閸燁垶濡靛┑鍫氬亾鐟欏嫭纾搁柛鏂跨Ф閹广垹鈹戠€n亞锛滃┑鐘诧工閹冲繘宕抽姘f斀闁绘ɑ顔栭弳顖涗繆閹绘帗鍤囩€规洘鍨垮畷銊╊敍濮橆剛浜伴柣搴$畭閸庨亶藝椤栨侗鏀伴梻鍌欑閹碱偊宕锔藉亱闁糕剝鐟ф稉宥夋煟閻旂ǹ娅炵憸鐗堝笚閺呮煡鏌涢妷锝呭婵炲牆鏈换娑氣偓鐢登硅ⅷ闂佹悶鍔忓Λ鍕綖韫囨拋娲敂閸曨収鍟囬梻浣虹帛閸旀牞銇愰崘鈺傚弿濠㈣埖鍔栭埛鎴︽煕濠靛棗顏柛锝堟缁辨帡顢欓懞銉ョ3濡ょ姷鍋涢崯顖炲Χ閿濆绀冮柍鍝勫暙婵悂鏌f惔锛勭暛闁稿骸宕灋婵炴垯鍨归崒銊╂⒑椤掆偓缁夌敻藟婵犲啨浜滈柟鎵虫櫅閻忣亪鏌熼崗鐓庡闁靛洤瀚伴獮瀣攽閸パ勵仭闂備線鈧稓鈹掗柛鏃€鍨垮畷娲焵椤掍降浜滈柟鍝勬娴滈箖姊虹€圭媭娼愰柛銊ユ健楠炲啫鈻庨幋鏂夸壕婵炴垶鐟$紓姘辩磼鐎n亝鎼愰柍瑙勫灴閸┿儵宕卞鍓у嚬缂傚倷绶¢崰妤呭箰缂佹ḿ鈹嶅┑鐘叉处閸嬨劎绱掔€n厽纭堕柣銈傚亾闂傚倷绀侀幖顐λ囬鐐村€舵繝闈涙閺嗐倝鏌涢埄鍐姇闁抽攱鍨圭槐鎾存媴妤犮劍岣跨槐鎾愁潩閼哥數鍘告繛杈剧秬椤宕愰幇鐗堢厵妞ゆ梻鎳撴晶鏌ユ煙瀹勭増鍤囬柟鐓庣秺瀹曠兘顢橀妸褔妫峰┑鐘垫暩閸嬬娀骞撻鍡楃筏濞寸姴顑呯粻鐔兼煃閵壯屽姕闁兼澘娼¢弻锝呂旈埀顒勬偋閸涱垱宕查柛鈩冪⊕閻撶喖鏌熼柇锕€鐏犻柣鎾村姈閵囧嫰濡烽妷顔解枅闂佺妫勯悥濂稿箖濞嗘挻鍊绘俊顖滃帶楠炲牓鏌i悢鍝ョ煀闂佸府缍佹俊鎾礃椤旂厧绐涘銈嗙墬缁酣鎮炴總鍛娾拺缂侇垱娲栨晶鑼磼鐎n偄娴柟顕嗙節瀵挳濮€閿涘嫬甯楅梻浣哥枃濡椼劎绮堟笟鈧鎶藉醇閵忋垻锛濋梺绋挎湰缁嬫垿宕ú顏呯厸閻忕偟鏅暩濡炪伇鍌滅獢闁哄本绋栫粻娑㈠籍閸屾ǚ鍋撻幒妤佺厱闁圭儤鎸哥粭鎺楁煃鐠囨煡鍙勬鐐达耿閹煎綊顢曢妶鍌氫壕妞ゆ帒瀚崐鍨殽閻愯尙浠㈤柛鏃€纰嶉妵鍕晜閸喖绁悗娈垮枟閻擄繝鐛弽銊﹀闁革富鍘煎鎶芥⒒娴h櫣甯涙繛鍙夌墵瀹曟劙宕烽娑樹壕婵ḿ鍋撶€氾拷

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