一组研究人员利用先进的DNA测序技术，开发了迄今为止最全面的遗传变化图谱，为人类疾病和进化的根源提供了新的洞见。
了解人类DNA在几代人之间的变化对于估计遗传疾病风险和理解我们的进化过程至关重要。但我们DNA中一些变化最显著的区域此前一直未被研究人员触及——直到现在。
来自犹他大学健康中心、华盛顿大学、PacBio和其他机构的研究团队，利用多种DNA测序技术开发了迄今为止最全面的遗传变化图谱。这项新研究揭示人类基因组的某些部分变化速度远快于之前的认知，为人类疾病和进化的根源提供了新的洞见。
“是突变最终将我们与其他物种区分开来，”作者林·乔尔德博士说。”我们正在探讨一个非常基本的特性，这就是我们人类的特征.”
生物学中的“光速”
通过比较父母与子女的基因组，研究人员能够检测到新的突变发生及传递的频率，乔尔德表示这一速率对理解人类生物学和理解物理学中的光速同样重要。”这是你真正需要知道的事情——变异进入我们物种的速度，”犹他大学斯宾塞·福克斯·埃克尔医学院（SFESOM）的人类遗传学教授乔尔德说。”我们从个体到个体所见的所有遗传变异都是这些突变的结果。”随着时间的推移，这些变化导致了我们眼睛颜色的差异、乳糖消化能力的形成，甚至是一些罕见的遗传疾病。
研究人员估计，每个人类几乎都有200个与其父母不同的新遗传变化。这些变化很多出现在特别难以研究的DNA区域。
研究报告的作者之一、SFESOM的人类遗传学教授兼主任亚伦·奎因兰博士表示，之前的人类遗传变化研究仅限于最少突变的基因组部分。但这项新研究利用先进的测序技术揭示了人类DNA中变化最快的区域，奎因兰称其为“之前未曾触及的区域”。
“我们看到了一些不可思议的变化，几乎每代都有突变，”他说。其他DNA片段则更加稳定。
乔尔德表示，这一新资源可以为遗传咨询提供重要支持，帮助解答“如果你的孩子患有疾病，这种情况从父母遗传的可能性有多大，或者这可能是一个新的突变？”由“突变热点”引起的疾病更有可能是孩子特有的，而不是由父母传递下来的。这意味着父母再要孩子患上相同疾病的风险较低。但如果遗传变化是来自父母的，那么这些父母未来的孩子患病的风险会更高。
白金谱系
研究人员的发现依赖于一个与遗传学研究人员合作的犹他家庭，该家庭自1980年代以来一直参与“人类多态性研究中心”联合体，为人类基因组计划提供了宝贵的数据支持。
该家族的四代人捐献了DNA并同意进行分析，使研究人员极为深入地观察新的变化是如何产生并由父母传递给孩子的。“这样一个范围广泛且深入的大家庭是一个极为独特且宝贵的资源，”研究报告的作者之一、SFESOM内科研究副教授黛博拉·内克拉森博士表示。“它帮助我们以惊人的细节了解几代人之间基因组的变异和变化。”
兼顾两全
为了获得关于遗传变异的完整高分辨率图像，研究团队使用多种不同的技术对每个人的DNA进行测序。有些技术最适合检测DNA的最小变化；而其他技术则能够同时扫描大量DNA区域，以发现大变化并查看基因组中其他难以测序的部分。通过利用多种技术对同一基因组进行测序，研究人员获得了两全其美的结果：无论在小范围还是大范围上都具有准确性。
在未来的工作中，研究人员希望将他们的综合测序技术扩展到更多个体，以观察遗传变化速率在不同家庭之间是否存在差异。“我们在这个家庭中看到了非常有趣的东西，”奎因兰表示。下一个问题是，“当试图预测疾病风险或基因组如何演化时，这些发现对于不同家庭的普遍适用性有多高？”
测序结果将免费公开，其他研究人员可以在自己的研究中使用这些数据，为人类进化和遗传疾病提供进一步的洞见。
这项工作得到了美国国立卫生研究院（NIH）资助（资助编号R01HG002385，R01HG010169，U24HG007497，5K99HG012796-02，R00HG011657，R35GM118335和GM147352）、特里·福克斯研究基金会（资助编号1074）和加拿大健康研究院（资助编号159787）的支持。内容是作者的工作，并不一定代表美国国立卫生研究院的官方观点。
研究人员报告如下利益冲突：埃文·艾希勒是Variant Bio, Inc.的科学顾问委员会成员。查尔斯·李是Nabsys和Genome Insight的顾问委员会成员。大卫·波鲁斯基之前披露了一项与Strand-seq相关的专利申请（编号EP19169090）。泽夫·克罗宁伯格、基里安·诺兰、埃戈尔·多尔任科、凯尔布雷·范斯洛、克里斯汀·兰伯特、汤姆·莫克维尔德、威廉·罗威尔和迈克尔·埃伯尔是PacBio的员工和股东。泽夫·克罗宁伯格是Phase Genomics的私人股东。其他作者声明没有竞争利益。
