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Nature:通过对5万多人不同的全基因组进行测序来探究人类危险性疾病的成因

来源:本站原创 2021-04-07 23:51

2021年4月8日 讯 /生物谷BIOON/ --先进DNA测序技术的开发及测序成本的降低让科学家们能以前所未有的规模来深入剖析并研究人类遗传突变,为了改善对人类健康的研究和理解,这些先进技术就应该被应用到表型良好的人类样本中,并用于建立一定的资源,比如变异目录、控制集合和推算参考面板等。日前,一篇发表在国际杂志Nature上题为“Sequencing of 53,831 diverse genomes from the NHLBI TOPMed Program”的研究报告中,来自弗吉尼亚大学等机构的科学家们通过对超过5.3万人机体全部遗传组成进行全新的分析,为了解影响人类心脏、肺脏、血液的功能和睡眠障碍的风险因素提供了新的见解,相关研究结果也能帮助研究人员找到更好的方法来治疗并预防引起机体残疾和死亡最常见的原因。

图片来源:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03205-y

这项研究中,研究人员利用精准医学跨组学(TOPMed,Trans-Omics for Precision Medicine)项目分析了来自不同大洲的53,831名拥有不同背景的人群机体的完整基因组,其中大多数参与者都来自少数群体,而这些群体在遗传学研究中的代表性向来不足;所选代表人数的增加意味着科学家们能够更好地理解心脏、肺脏、血液和睡眠障碍影响少数群体的机制,并能有助于帮助减少这些人群长期存在的健康差距。

研究者Stephen S. Rich博士说道,人类基因组计划为科学家们带来了很多几乎来讲基因组学应用于精准医学的研究中,TOPMed项目就是朝着该方向迈出的重要一步,TOPMed的其中一个重要特点就是其不仅公布了携带与心脏、肺脏、血液和睡眠障碍相关的大量数据的5.3万人的基因组数据,而且还发布了捐献血液和数据的参与者的多样性信息。这项开创性的工作中,研究人员发现了4亿个基因突变,其中有超过78%的基因突变此前科学家们并未描述过,而且近97%的基因突变极为罕见,其发生在不到1%的参与者机体中,该研究结果既揭示了基因突变的分子机制,也揭示了基因突变对人类进化的影响方式。

从未映射读取中发现的保留的非参考祖先序列。

图片来源:Taliun, D., et al. Nature 590, 290–299 (2021).doi:10.1038/s41586-021-03205-y

在所研究的参与者中,非洲裔人群机体中的基因变异水平最大,而本文中所得到的数据是科学家们有史以来得到的关于非洲裔人群的最好的研究数据。此外本文研究结果还为对特定基因突变的研究提供了新的思路,这些基因突变会降低人类因处方药而获益的能力,这或许是因种族和民族而异的。

TOPMed是一项重要的历史性努力成果,其旨在将代表性不足的少数群体参与者纳入到基因组学的研究中来,TOPMed的全基因组数据能为开发和检测调查人类突变的方法、腿短人类人口统计学和探索基因组的功能约束提供了非常宝贵的资源,除了这些用途外,研究者还推测,TOPMed数据未来将能够改善几乎所有正在进行的常见和罕见的疾病,其会提供关于健康个体的深入突变目录和相应资源,从而就能促进基于阵列的研究来实现此前只能通过直接测序来实现的数据完成性。

TOPMed研究中祖先、遗传多样性和罕见突变之间的遗传关联性。

图片来源:Taliun, D., et al. Nature 590, 290–299 (2021).doi:10.1038/s41586-021-03205-y

综上,TOPMed研究中广泛的遗传变异目录为探索罕见和非编码序列突变对表型突变的贡献提供了非常重要的研究线索和机会,此外,将TOPMed与现代手段相结合还能够改善全基因组关联性研究的能力和范围,其或会将突变的发生率降低到大约0.01%。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Taliun, D., Harris, D.N., Kessler, M.D. et al. Sequencing of 53,831 diverse genomes from the NHLBI TOPMed Program. Nature 590, 290–299 (2021).doi:10.1038/s41586-021-03205-y

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