新工具揭示了“跳跃基因”对疾病的影响

　　

日本理研研究所的遗传学家开发了一种工具，可以快速准确地分析可移动遗传元件的变异，通常被称为“跳跃基因”。这有望阐明这些变异在疾病中扮演的角色。

大多数基因都留在基因组中，但有少数基因能够四处跳跃，将自己插入不同的位置。这些DNA片段被称为可移动元件，它们通过“复制和粘贴”机制四处移动。

移动元件变异(MEVs)加速了一个物种种群的基因组分化。它们也会引起疾病。

日本理研综合医学科学中心(IMS)的Shohei Kojima解释说:“据估计，人类基因组的不到一半来自可移动的元件但由于突变的积累，绝大多数基因已经失去了流动性;只有一小部分人能够动员起来，并有可能引起疾病。”

尽管它们很重要，但移动元件还没有得到很好的研究，主要是由于用于分析它们的方法精度低。

Kojima说:“没有很好的算法对MEVs进行基因分型，这是在种群规模上研究它们的一个障碍。MEVs在统计遗传学中被忽视了，因为它需要精确的基因分型。统计遗传学旨在利用群体规模的遗传数据来检测疾病的遗传基础。”

现在，由同样来自IMS的Nicholas Parrish和Kojima领导的一个团队设计了一种快速技术，可以准确地对MEVs进行基因分型。这项名为“移动元件变异有助于群体特异性基因组多样化、基因调控和疾病风险”的研究发表在《Nature Genetics》杂志上。

他们方法的核心是一种算法，该算法适合于短读全基因组测序数据的统计模型。为了实现较高的准确性，该算法利用了多个证据来源。

为了证明这项技术的潜力，研究小组将其应用于约3000名非日本人和约5000名日本人的基因数据。

这一比较揭示了不同人群之间的关键差异。Kojima说:“我们发现东亚人，包括日本人，比南亚人和欧洲人有更多的LINE-1和SVA变异。这完全出乎我们的意料。这或许可以解释一些东亚特有的疾病风险。”

研究小组确定了一种特殊的MEV是瘢痕疙瘩的危险因素，瘢痕疙瘩是一种以异常疤痕形成为特征的疾病。这可以应用于个性化医疗。例如，在手术前对患者进行MEV检测，以估计瘢痕疙瘩形成的风险。

Kojima说:“我们的研究结果表明，MEVs参与了疾病风险和基因调控，并导致了人类种群之间的差异。MEVs是一把双刃剑——它们可以推动人类进化，但偶尔也会导致疾病。我们的研究用人口规模的统计遗传学来支持这一概念。”

该团队打算将他们的工具应用于罕见的MEVs和体细胞中的MEVs。