Znanstveniki ustvarijo največji katalog svetovnih variacij človeških genomov | 2020

Vsebina:

Anonim

Nacionalni inštitut za raziskovanje človeškega genoma (NHGRI), ki je del Nacionalnega inštituta za zdravje, je pomagal financirati in usmerjati ta mednarodni javno-zasebni konzorcij raziskovalcev v ZDA, Združenem kraljestvu, na Kitajskem, v Nemčiji in Kanadi.

V dveh študijah, objavljenih na spletu 30. septembra 2015, v Narava Raziskovalci so pregledali genom 2,504 ljudi iz 26 populacij po vsej Afriki, vzhodni in južni Aziji, Evropi in Ameriki.

V glavnem Narava V raziskavi so raziskovalci identificirali približno 88 milijonov mest v človeškem genomu, ki se razlikujejo med ljudmi, in vzpostavili bazo podatkov, ki je na voljo raziskovalcem kot standardna referenca za to, kako se genomska sestava ljudi razlikuje po populacijah in po svetu. Katalog je več kot podvojil število znanih variantnih lokacij v človeškem genomu in se lahko sedaj uporablja v številnih študijah biologije in medicine, ki so osnova za novo razumevanje, kako lahko dedne razlike v DNA prispevajo k bolezni tveganje in odziv na zdravila.

Od več kot 88 milijonov določenih spremenljivih območij je imelo približno 12 milijonov skupnih različic, ki so jih verjetno delile številne populacije. Študija je pokazala, da je največja genomska raznolikost v afriških populacijah, skladno z dokazi, da so ljudje izvirali v Afriki in da so migracije iz Afrike vzpostavile druge populacije po vsem svetu.

Študij 26 populacij je vključeval skupine, kot je Esan v Nigeriji; Kolumbijci v Medellinu v Kolumbiji; Ibersko prebivalstvo v Španiji; Han Kitajci v Pekingu; in Šrilanka Tamil v Združenem kraljestvu. Vsi posamezniki, ki so bili proučeni za projekt, so se strinjali s široko objavo svojih podatkov, podatke pa lahko uporabljajo raziskovalci po vsem svetu.

"Projekt 1000 Genomes je bil ambiciozen, zgodovinsko pomemben napor, ki je ustvaril dragocen vir o človeških genomskih variacijah," je dejal dr. Eric Green, direktor, NHGRI. "Najnovejši podatki in spoznanja prispevajo k vse večjemu razumevanju vzorcev variacij v genomih posameznikov in zagotavljajo osnovo za boljši vpogled v genomiko človeških bolezni."

Ta poročila označujejo vrhunec projekta 1000 Genomes, ki je našel več kot 99 odstotkov variant v človeškem genomu, ki se pojavljajo pri frekvenci vsaj 1 odstotka v preučevanih populacijah.

"Približno 88 milijonov lokacij v genomu se razlikuje med ljudmi. Približno ena četrtina teh različic je pogosta in se pojavlja v mnogih ali vseh populacijah, medtem ko se približno tri četrtine pojavijo le pri 1 odstotku ljudi ali so še redkejše," je dejala Lisa. Dr. Brooks, programski direktor v programu genomskih variacij NHGRI. "Podatki o projektu 1000 genomov so vir za vsako študijo, v kateri znanstveniki iščejo genomske prispevke k bolezni, vključno s študijo tako pogostih kot redkih variant."

Ena od bolj neposrednih uporab 1000 podatkov projekta Genomes je za genomske asociacijske študije (GWAS), ki primerjajo genome ljudi z boleznijo in brez nje za iskanje regij genoma, ki vsebujejo genomske variante, povezane s to boleznijo. Takšne študije na splošno odkrivajo več genomskih regij, povezanih z boleznijo, in veliko variant v vsaki od teh regij. Znanstveniki lahko zdaj združujejo podatke GWAS z natančnejšimi podatki o 1000 projektih Genomes, da bi natančneje ocenili regije, ki vplivajo na bolezen. Namesto zaporedja genomov vseh ljudi v študiji, ki ostaja draga, lahko raziskovalci uporabijo podatke o projektu 1000 genomov, da bi našli večino variant v tistih regijah, ki so povezane z boleznijo.

"Ko se je projekt Genomes 1000 prvič začel leta 2008, ni bilo veliko razumevanja o tem, kako so bile redke genomske različice porazdeljene med populacije po vsem svetu in njihov odnos do drugih variant," je dejal dr. Adam Auton, glavni študij višji avtor in glavni raziskovalec, ki je bil do nedavnega docent za genetiko na medicinskem kolegiju Albert Einstein v New Yorku.

"Projekt je bil prizadevanje za izgradnjo referenčnega nabora genomskih variacij. Resnično nam pove o strukturi človeške genomske variacije in raznolikosti," je dejal dr. Auton, ki je zdaj v podjetju 23andMe v Mountain Viewu v Kaliforniji.

V spremnem papirju v Narava Znanstveniki so proučevali razlike v strukturi genoma v 2,504 vzorcih. Ugotovili so skoraj 69.000 razlik, znanih kot strukturne različice. Te genomske razlike, od katerih so mnoge prizadele gene, vključujejo delecije (izguba DNA), insercije (dodano DNA) in podvajanje (dodatne kopije DNA). Raziskovalci so izdelali zemljevid osmih razredov strukturnih variant, ki lahko prispevajo k bolezni.

"Strukturna variacija je odgovorna za velik odstotek razlik v DNA med človeškimi genomi," je povedal dr. Jan Korbel, vodja skupine in raziskovalec Evropskega raziskovalnega sveta v oddelku za biologijo genoma v Evropskem laboratoriju za molekularno biologijo v Heidelbergu v Nemčiji. . Dr. Korbel je glavni avtor in so-glavni raziskovalec za študijo strukturnih variacij. "Nobena študija ni nikoli gledala na genomske strukturne razlike s to vrsto široke predstavitve populacij po vsem svetu."

Dr. Korbel, glavni raziskovalec dr. Evan Eichler, profesor znanosti o genomu in raziskovalec medicinskega inštituta Howarda Hughesa na univerzi v Washingtonu v Seattlu, in njihovi sodelavci so odkrili, da so strukturne različice pogosto bolj zapletene, kot so mislili. . Na primer, večina inverzij, ki vključujejo zaporedja DNA, ki spreminjajo njihovo orientacijo v genomu, se pogosto pojavljajo skupaj z drugimi strukturnimi spremembami.

Gonçalu Abecasisu, dr., Predsedniku biostatistike na Univerzi v Michiganu v Ann Arborju in glavnemu raziskovalcu za glavno Narava Študija, vrednost projekta 1000 Genomes sega daleč preko podatkov. Napredek pri zaporedju DNA in bioinformatika je bil ključen za dokončanje projekta.

"Veliko smo se naučili o tem, kako narediti genomiko v velikem obsegu," je dejal dr. Abecasis. "V okviru projekta 1000 Genomes smo razvili nove, izboljšane metode za obsežno zaporedje DNK, analizo in interpretacijo genomskih informacij, poleg tega, kako shraniti toliko podatkov. Naučili smo se, kako narediti kakovostne genomske študije v različnih kontekstov in delov sveta. "

"Projekt 1000 Genomes je postavil temelje drugim odgovoriti na zelo zanimiva vprašanja," je dejal dr. Auton. "Vsi zdaj želijo vedeti, kaj nam te različice govorijo o človeških boleznih."

Številne organizacije, agencije in drugi inštituti NIH, vključno z Nacionalnim inštitutom za rak, Nacionalnim inštitutom za srce, pljuča in kri in Nacionalnim inštitutom za splošne medicinske znanosti, so zagotovili tudi financiranje te raziskave.