4月28日，深圳華大生命科學(xué)研究院生物多樣性基因組研究團隊在《自然》(Nature)上在線發(fā)表了題目為“ Evolutionary and biomedical insights from a marmoset diploid genome assembly ”的研究論文?？茖W(xué)家利用家系基因組測序數(shù)據(jù)，獨立組裝出人類疾病研究模型之一——普通狨猴(Callithrix jacchus)的父母本兩套高質(zhì)量的基因組。同時，父母本基因組序列的比較也刷新了人們對于父母本之間遺傳信息差異的認(rèn)識，并通過生長發(fā)育相關(guān)基因的分析，展示了狨猴作為醫(yī)學(xué)模式物種的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。

據(jù)介紹，本次研究涉及的普通狨猴是原產(chǎn)地在南美的小型靈長類哺乳動物，成年的個體只有手掌大小，是醫(yī)學(xué)研究常用的模式動物。狨猴與人類在解剖學(xué)、生理學(xué)和藥物代謝方面具有許多共同特征，因此能開發(fā)出多種醫(yī)學(xué)研究模型。這些模型可以應(yīng)用到神經(jīng)退行性疾病、生殖生物學(xué)、藥物動力學(xué)及藥物的毒性篩查、干細(xì)胞研究、自身免疫性疾病、感染性疾病等多方向的研究中。因此，對狨猴高質(zhì)量遺傳信息的解讀，對于推進(jìn)人類疾病研究非常重要。

物種的基因組是其遺傳學(xué)研究最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。為了得到更完美的狨猴基因組，還原遺傳信息的父母本來源，研究團隊采用了基于家系的基因組測序和組裝方案，利用父母本各自特有的序列，拆分子代數(shù)據(jù)并各自進(jìn)行組裝和拼接，最終得到了兩套各自組裝到染色體級別的父母本基因組。兩者的單堿基精確度均超過 99.99%，為非人靈長類基因組的遺傳和進(jìn)化研究又提供了一個高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集。

得益于新的高質(zhì)量染色體數(shù)據(jù)，研究團隊可以對來自父親和來自母親的兩套染色體進(jìn)行直接地比較。本論文第一作者，深圳華大生命科學(xué)研究院和哥本哈根大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士生楊琛濤表示，“如果考慮到所有類型的遺傳變異，目前一般得出的雜合率結(jié)果被遠(yuǎn)遠(yuǎn)低估了。另外，有意思的是，來自父親的種系突變是來自母親的兩倍。這可能與卵細(xì)胞和精子的形成過程中細(xì)胞發(fā)生復(fù)制分裂的次數(shù)不同有關(guān)。”

與人類相比，狨猴的Y染色體上比人多出了一段雄性特異性序列，而一些參與人類精子形成的基因卻在狨猴中丟失或者失去功能，這可能與狨猴的婚配方式相關(guān)。

研究也發(fā)現(xiàn)在狨猴里，一些與卵細(xì)胞發(fā)育、卵巢功能相關(guān)的基因發(fā)生了有利于自然選擇的變異，可能使狨猴更容易產(chǎn)生雙胞胎。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)一些同狨猴身體大小、繁殖特征、飲食習(xí)慣相關(guān)的基因產(chǎn)生了適應(yīng)性的突變。這些發(fā)現(xiàn)擴展了之前的一些研究結(jié)果，增加了對狨猴物種本身的了解。

通過對狨猴這個生物醫(yī)學(xué)模式物種的基因組測序和組裝，研究團隊展示了新型測序組裝技術(shù)極大的應(yīng)用潛力。這一技術(shù)將有助于更精確檢測每個人獨立的遺傳特征，為個體精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的實施提供更詳細(xì)和準(zhǔn)確的遺傳信息。

“2021年是人類參考基因組草圖序列公布20周年。但如何構(gòu)建參考基因組序列仍是當(dāng)前基因組研究的重點攻關(guān)領(lǐng)域?；蚪M中包含大量與健康、疾病和表型相關(guān)序列，對這些序列的研究有賴于基因組序列的準(zhǔn)確度。近幾年，完美參考基因組序列的定義一直隨著測序技術(shù)發(fā)展而更新。在此，我們對二倍體物種完美基因組序列提出了新的標(biāo)準(zhǔn)，即二倍體細(xì)胞中的兩套基因組應(yīng)分別獨立組裝到染色體水平并含有極少的測序漏洞。本次研究我們論證了實現(xiàn)這一目標(biāo)的可行性。”該研究的通訊作者，深圳華大生命科學(xué)研究院、中國科學(xué)院昆明動物研究所及丹麥哥本哈根大學(xué)的張國捷教授總結(jié)說。(記者 劉傳書)

關(guān)鍵詞： 狨猴二倍體遺傳信息差異