首个人类泛基因组草图公布，展现更丰富、更完整的人类遗传多样性

覆盖全球范围的泛基因组，图片来自Darryl Leja

导读

5月11日，《自然》发表一项重磅研究：公布了人类泛基因组的首个参考草图。

这个草图收集了来自47个不同族群的个体基因组数据，并计划在未来扩展到350个人。无论是基因组数据的容量还是完整度，都“秒杀”传统基因组参考序列。

无疑，它的出现将给基因组学研究带来一个更全面、准确的参考。未来基因组学研究或许迎来一个新的发展期。

叶水送、周    晨 | 撰文

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人类基因组又“新增”了1.19亿个碱基对

20多年前，首个人类基因草图公布，将基因组学研究推向高潮，对整个生命科学带来了广泛的影响。

今天，美国NIH又公布了一个大新闻——首个人类泛基因组参考草图发布。该工作组由美国NIH资助。

事实上，自2001年人类基因组草案公布以来，由于结构变异和替代等位基因的存在，最初的人类基因草图中没有考虑到这些，因此无法代表人类的遗传多样性。

5月11日，《自然》发表了人类泛基因组参考的初稿，这一集合旨在最终代表我们整个物种中尽可能多的DNA序列，该项研究组合的人群遗传物质来自47个遗传多样化个体，为人类基因组提供了更完整的图像。

在3篇论文的合集中，人类泛基因组参考联盟（Human Pangenome Reference Consortium）提出了首个人类泛基因组参考草图以及两个使用这一参考为基础进行新遗传学研究的发现。

此次公布的泛基因组草图，源自47名祖先不同个体的阵列，为当下的参考人类基因组（GRCh38）添加了1.19亿碱基对和1115个基因重复（一个DNA区域里含有一个基因重复的变异）。

泛基因组管状图谱，图片来自Darryl Leja

与原先的人类基因组草图相比，此次公布的泛基因组草图，检测到结构变异的数量增加了104%，这为人类基因组遗传多样性提供了更完整的图景。

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人类泛基因组参考草图是什么

或许大家会好奇，此前我们只听说过人类基因组参考序列，这个泛基因组参考序列究竟是什么东西？

事实上，泛基因组参考序列比传统的参考序列数据更加丰富，包含了多个个体基因组数据，传统的人类基因组序列只有大约20个人的数据，并且其中绝大部分的数据都来自于同一个人。

而这一次泛基因组参考序列包含了来自47个人的数据，未来更是计划在2024年扩展到350个人。

事实上，参与构建新人类泛基因组参考的个体最初是作为“1000基因组计划”的一部分进行招募的，该计划是一个国际性合作，旨在改善不同人群的基因组变异目录，因此研究人员筛选出了不同族群的个体基因组数据，用来更准确地反映全球各种族群之间的遗传变异。因此47人中当然考虑了中国人的遗传特征。

不光是样本容量更丰富，数据也得到了进一步整合分析。以往的人类基因组中存在大量重复序列和其他难以读取的区域。

此次，研究人员利用最新的DNA测序技术和新的算法工具，填补了以往参考序列中缺失的序列，这让研究人员更好地理解了人类基因组的多样性，并且发现了以前未被发现的基因变异与人类健康之间的关系。

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泛人类基因组草图亮点在哪里？

此次公布的人类泛基因组草图，测序的47个人的基因数据是从全球各地的样本中选择出来的，旨在代表全球遗传多样性。其中也有来自中国人的代表。

47人来自世界各地

新草图为传统参考人类基因组（GRCh38）添加了1.19亿个碱基对和1115个基因重复（指一个DNA区域内有一个基因的多次出现）。

相对于传统的人类基因组，这个草图增加了104%的结构变异检测量，提供了更全面的人类基因组多样性图像。

目前，这些成果只是人类泛基因组前景中的一个过渡阶段。该计划在未来将获取350名个体的遗传多样性。但这个大计划还存在一些挑战，比如说需要更多样化的取样。

加利福尼亚大学圣迭戈分校的阿里亚·马萨拉特（Arya Massarat）认为，这将让我们发现与生理和临床特征相关的遗传变异变得更加容易，由此让更多的人变得更健康。

在很多学者看来，新草图的公布不仅会在未来基因组学研究中起到很大的促进作用，同时将促进罕见病的诊断、个性化医学、药物开发以及生物技术创新等领域的发展。

参考资料

1、Why do we need a new human pangenome reference?（NIH NHGRI)

2、A draft human pangenome reference（Nature）