人基因組結構變異檢測獲新突破

日期：2011-07-26 08:04:06

2011年7月25日，由深圳華大基因研究院（BGI-Shenzhen）主導完成的“基于全基因組組裝數據檢測人類基因組結構變異（SVs）”（Single-nucleotide Resolution Structural Variations of Two Human Genomes mapped by Whole Genome de novo Assemblies）的研究成果在國際知名學術雜志《自然-生物技術》（Nature Biotechnology）上在線發表，這是華大基因在人類個體基因組研究領域取得的又一項重要成果。

本研究采用新一代測序技術獲得的全基因組組裝的短片段構建了一個亞洲人和一個非洲人詳盡的結構變異圖譜，為人類基因組結構變異檢測提供了一種新方法——基于全基因組組裝的結構變異檢測，該方法與其他檢測方法相比具有性價比高、速度快等優點。據稱，該方法可檢測到1-50kbp范圍內不同長度的結構變異，包括插入、缺失、倒置、基因重排等。

在該研究中，研究人員在亞洲人和非洲人的個人基因組組裝區域（1-23kbp）共檢測到27萬多個結構變異，并對這些變異進行了驗證，結果表明，該方法具有高準確度的特點。同時，研究人員還對這些結構變異的特性和生物學作用相關方面進行了研究。

為了推斷結構變異在人群中的頻率分布，研究人員對106個“千人基因組計劃”（1000 Genomes Project）中的個體進行了基因組結構變異的統計，發現與SNPs相比，SVs一般呈現出更強的負向選擇，證明其比SNPs具有更強的個體特異性。SVs的高度特異性將有助于研究人員進行人類表型差異研究。

研究還發現，基于基因組重測序構建的相關圖譜在準確度上還是會有所偏差，所以研究人員建議在以后的人類基因組研究工作中，最好能夠進行基于從頭組裝的全基因組研究，這樣會使研究結果更加準確及可靠，尤其是醫學基因組及相關領域的研究。

人類遺傳變異被Science雜志評為2007年世界十大科技突破之一。近年來人類基因組中的大量變異被發現，研究這些變異不僅有助于揭示許多復雜疾病和個體性狀的遺傳學機制，也能夠加快個性化醫療的發展。

在高通量基因組測序技術出現以前，研究者主要采用傳統的細胞遺傳學方法在全基因組中尋找變異，隨著分子生物學和基因組學的飛速發展，很多方法被用于結構變異的檢測，如基因芯片、reads 深度異常（aberrant Read Depth）、reads開gap比對（gapped alignment of reads）、配對末端圖譜法（Paired End Mapping, PEM）等等，但是由于技術方面的限制和SV結構的復雜性，上述方法仍有一些劣勢因此不能構建詳盡的結構變異圖譜，例如有的方法只能檢測某一小范圍內的或者某一種類型的SV，不能準確描述基因重排發生的斷裂點和精細結構重排，以及不能檢測到復雜的基因重排。

華大基因的這一研究首次證實，基于全基因組組裝的結構變異檢測方法是可行的，而且具有準確度高、檢測SV長度范圍廣以及可以更好的檢測到一些更復雜的SV序列等優勢。該研究對全面理解結構變異和它們對基因組進化和生物學方面的影響具有十分重要的意義。