新的人类泛基因组可以帮助揭示每个人的生物学

在人们看到人类基因组初稿(我们的遗传指导书)20多年后，研究人员开启了下一个层次：人类泛基因组。

在5月10日发表在《自然》杂志上的四项研究中，研究人员描述了这一成就、泛基因组是如何构建的以及一些新的生物学家正在从中学习。

这本更完整的参考书几乎囊括了47个人的所有DNA，研究人员将能够探索以前无法检测到的变异类型，例如大块重复、丢失或重排的DNA。这项工作可能会揭示有关心脏病、精神分裂症和其他各种疾病和失调的遗传基础的更多细节。

泛基因组增加了1.19亿个DNA碱基——DNA的信息携带单位——不存在于现有的人类基因组中，称为参考基因组。大部分DNA位于基因组中从未探索过的部分，其中包含从DNA其他地方的原始基因复制而来的多个基因拷贝。

西雅图华盛顿大学的人类遗传学家、人类泛基因组参考联盟的领导人之一埃文·艾希勒(EvanEichler)说，那些重复的部分比基因组的非重复部分变化得更快。更重要的是，当Eichler和同事检查这些重复区域中出现的变异类型时，他们发现了“一个非常强烈的信号，表明正在发生的突变与基因组其余部分[的突变]根本不同，”他说。

其中一些重复区域包括与人类相对于其他物种的大大脑以及将人类与其他灵长类动物区分开来的其他特征有关的区域。其他人与某些特征或疾病有关。

相反，另一项研究发现，某些染色体的非常短的臂，包括13、14和21号染色体，在交换DNA时变得越来越相似。这些短臂很重要，因为它们含有制造核糖体RNA的基因，核糖体RNA充当核糖体的支架，核糖体是负责构建体内每种蛋白质的机器。

但或许泛基因组计划最大的成就在于它终于让研究人员能够更全面地了解人类遗传多样性的全谱。

泛基因组是如何构建的?

大约有20年历史的人类参考基因组主要来自一个人，但却是由60多人的DNA拼凑而成(SN:3/4/21)。多年来，它已被重新缝合和添加，但仍然有漏洞。

去年，公布了第一个完整的人类基因组(SN:3/31/22)。该基因组包含每条人类染色体从尖端到尖端，或从端粒到端粒的所有DNA。除了基因组不是来自一个人。它来自一种称为葡萄胎的肿瘤。当人类精子与一个空卵子受精并且父亲的染色体被复制时，就会产生这些不寻常的肿瘤。

来自此类肿瘤的遗传信息“甚至不代表一个人。它来自一个人的一半，”巴尔的摩马里兰大学医学院的人类遗传学家TimothyO'Connor说，他没有参与这两个项目。

新的泛基因组草稿来自真实的人，包含来自世界不同地区的47个匿名个体的几乎完整的DNA。这种多样性很重要，“因为它帮助我们将自己理解为一个单一的人类物种，一个单一的人类种族，”奥康纳说。

过去的遗传学研究因过于依赖欧洲人的DNA而受到批评。O'Connor说，只研究一个人群可能意味着遗漏了特定人群中出现的遗传变异。“有了泛基因组参考，我们可以更详细地评估种群特异性变异。希望这将导致对每个人的生物学有更深入的了解。”

虽然泛基因组是更好地代表所有人类遗传多样性的伟大的第一步，O'Connor说，“它仍然缺少世界上的关键群体。它仍然没有充分代表拉丁美洲人和土著美国人，而且……没有人来自大洋洲……还有更多的变异需要添加到泛基因组中，才能真正、真正地代表所有人。”

加州大学圣克鲁兹分校的人类遗传学家KarenMiga在5月9日的新闻发布会上说，更多的多样性即将到来。该联盟计划到2024年中期完成总共350个基因组，包括这47个。该项目的第一阶段旨在开发构建泛基因组的技术。

现在，该联盟正在与来自世界各地的土著团体和科学家就“试图开发一个共享框架，这样就不是美国试图摆好桌子了”进行谈判。它实际上提供了一个表格，并邀请其他利益相关者看到创建此类参考资源的价值，加入我们，”帮助领导泛基因组项目的Miga说。

泛基因组对人类健康有多重要?

更全面地了解人类遗传多样性可以帮助研究人员开始揭示各种疾病和病症的遗传基础。

更重要的是，新的DNA破译技术使泛基因组研究人员能够检查以前难以研究的遗传变异类型。