Новые результаты показывают ценность генетических исследований среди человеческих популяций и ценность новейших технологий секвенирования ДНК для исследования генетической изменчивости. Результаты последней фазы международного проекта HapMap опубликованы в журнале Nature.
Обширное изучение исследователями генетической изменчивости в нескольких популяциях сформирует основу для будущих генетических исследований изменчивости и болезней: их результаты подчеркивают необходимость изучения различных популяций, чтобы выявить самый широкий набор генетических вариантов, а также требование развернуть технологии секвенирования, чтобы найти как можно больше вариантов.
Проект HapMap направлен на выявление ориентиров в геноме человека, которые упростят поиск важных генетических вариантов. На последнем этапе – HapMap 3 – исследователи искали варианты по всему геному в 1184 образцах из 11 популяций. Они выбрали большой набор выборок и широкий диапазон популяций, чтобы максимизировать вариативность, которую они могли уловить. Проект включает в себя как однобуквенные различия (однобуквенные полиморфизмы, или SNP), так и большие отличия от потери, усиления или дублирования регионов, называемые полиморфизмами числа копий или CNP.
"Несмотря на замечательные достижения, вытекающие из проекта «Геном человека», наши знания о генетических вариациях человека остаются ограниченными," говорит профессор Ричард Гиббс, профессор молекулярной генетики и генетики человека в Медицинском колледже Бейлора в Хьюстоне, штат Техас, и директор Центра исследований генома человека BCM. "Здесь мы изучили больше популяций и смогли включить CNP в полногеномные исследования.
"Эти результаты говорят нам больше о генетических вариациях человека и о том, как успешно изучать вариации."
Результаты показывают, что более редкие варианты распределяются среди популяций более неравномерно. Этого можно было ожидать – эволюционная теория подразумевает, что общие варианты, как правило, являются более старыми, у которых было больше времени для распространения в популяции, – но также предупреждает, что генетические исследования должны включать широкий спектр популяционных групп, чтобы максимизировать открытие более поздних популяций. -специфические варианты.
"Чем ближе мы смотрим на генетические вариации человека, тем выше степень детализации," объясняет профессор Манолис Дермитзакис из Женевского университета и один из координаторов проекта, ранее работавший в Институте Сэнгера Wellcome Trust. "Важной задачей генетики является различение вариантов, важных для здоровья, и тех, которые являются частью фона.
"Эта новая версия HapMap поможет нам разработать способы сделать это – отделить пшеницу от плевел."
В дополнение к исследованиям генотипирования, описанным выше, HapMap 3 также секвенировал десять сегментов по 100000 оснований из хорошо охарактеризованных областей генома человека. В отличие от открытий с использованием ДНК-чипов, которые используются в большинстве исследований на сегодняшний день, прямое секвенирование не склонно к более распространенным вариантам, но дает прямую оценку частоты вариантов.
Исследователи обнаружили, что большинство вариантов были относительно необычными (обнаруживаются менее чем у одного человека из десяти), но они также обнаружили большое количество редких вариантов (каждый обнаруживается менее чем у одного человека из 100) или «частных» вариантов (обнаруживается только у одного человека из 100). один человек). Почти восемь из десяти вариантов были новыми, и почти четыре из десяти вариантов, которые наблюдались менее чем у одного из 100 человек, были обнаружены только в одной популяции.
Исходя из результатов, исследователи предполагают, что варианты некоторых генов, включая гены, участвующие в иммунной системе, заживлении ран и обонянии, находятся в процессе отбора в разных популяциях. Эти гены теперь можно изучить, чтобы узнать о том, как работают эти системы, и об устойчивости к болезням. Эти результаты показывают ценность крупных исследований, включающих множество популяций и выборок, для достижения всестороннего понимания человеческой изменчивости.
"Некоторые говорили о том, как мало было сделано в рамках Проекта генома человека за последние десять лет, но, возможно, они забывают, как мало мы тогда знали," говорит профессор Дэвид Альтшулер из Массачусетской больницы общего профиля в Бостоне, а также Массачусетского технологического института им. Броуда и Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс. "Удивительно, что мы перешли от генома, завершенного менее чем на 90 процентов, к изучению генетических изменений у одного из 200 человек или реже. Несколько лет назад мы не имели представления о степени структурной вариабельности или о том, как мы могли бы отбирать варианты, присутствующие с низкой частотой.
"HapMap и другие крупномасштабные проекты изменили наше понимание генома человека и его связи со здоровьем и болезнями."