記者黃海華

  20年前，“人類基因組計畫”完成了對人類基因組30億個堿基對的測序。中國作為其中唯一的开发中国家承擔了1%的測序任務。從此，“人類參攷基因組”成為人類遺傳學和醫學研究的遺傳密碼“導航圖”。

  20年後，這張基因“導航圖”有了中國製造的“中國版”，首個中國人群專屬的泛基因組參攷圖譜發佈。日前，復旦大學、西安交大、中國醫學科學院等26家組織在國際學術期刊《自然》上聯合發佈相關成果。這是我國科學家獨立完成的人群基因組研究首次發表在《自然》。

  悠久的人群歷史、豐富的地理氣候環境，塑造了中華民族獨特的遺傳多樣性。2021年1月，復旦大學教授徐書華、西安交通大學教授葉凱聯合國內26家組織發起了中國人群泛基因組聯盟，旨在形成我國自主可控的人類基因組資源與核心技術，服務人民生命健康。聯合研究團隊對涵蓋中國36個族群的58個樣本進行了深度測序和高品質分析，構建了首個高品質中國人群參攷泛基因組。

  多元視角的“中國版導航圖”

  基因在什麼位置？如何排列？相比過去“一維線性”的人類參攷基因組，此次提供的“中國版導航圖”陞級為“多元”。

  徐書華告訴記者，人類的基因片段有多樣性特徵，以往的“導航圖”只選取其中一部分特徵，不僅相對“簡單粗暴”，還缺失了許多關鍵遺傳資訊。“中國版導航圖”從每個樣本中發現了將近70兆在傳統參攷基因組漏缺的新基因序列。“人類有23對染色體，最大的約250兆，最小的約47兆。這70兆的遺傳信息量不小，可能蘊含了科學家一直在尋找的肝癌、肺癌、Ⅱ型糖尿病、精神分裂症等複雜疾病的遺傳基礎。”

  這項研究初步構建了我國人群的泛基因組參攷圖譜，發現了在人類通用參攷基因組上缺失的約1.9億個堿基對的參攷序列。不同於“線性導航圖”主要考慮覈心共有的基因序列，“中國版導航圖”綜合考慮了個性化的基因序列，這正是“泛基因組”的內涵，有了更多維的視角。這對於重構人類演化歷程、挽回“遺失的遺傳率”，具有巨大的潜在價值。

  展現過去20年的科研積澱

  “您的身上可能有大約1%尼安德特人的基因序列，大約5‰丹尼索瓦人的基因序列。”徐書華告訴記者，此次“中國版導航圖”有些有趣的發現或印證。

  比如，中國人的基因序列中有些並不是來自直系祖先，而是來自已經滅絕的尼安德特人或丹尼索瓦人或其他古人類。“這可能是3萬年前亞洲人的祖先與之有過交集，並留存了後代。”徐書華說，研究團隊對這些基因序列進一步分析發現，它們竟然與我們的指甲頭髮的發育、紫外線輻射應激、DNA修復、免疫反應甚至壽命等相關。

  “這反映了我們的基因組中可能仍有大片有價值的礦藏尚未得到充分開採。”論文共同作者、中國科學院院士、復旦大學校長金力說。

  此次“中國版導航圖”新鑒定了約580萬個點突變或小變異以及3.4萬個結構變異，涉及至少1367個蛋白質編碼的基因序列。“我想強調的是，基因組結構變異大概是生物進化中從微觀到宏觀演變的關鍵遺傳基礎，也是最有可能連接漸變到躍變這個‘鴻溝’的進化密碼。我相信，通過對基因組結構變異的高精度解析，不但能大幅提升‘基因型—錶型’關聯分析的功效，而且有可能最終幫助我們理解生命演化中重要性狀和功能產生的遺傳基礎和分子機制。”金力說。

  從承擔人類基因組計畫“1%”的測序任務，到中國人群泛基因組圖譜“100%”由中國科學家完成，這展現了中國生命科學尤其是基因組學在過去20年間的科研積澱和歷史性跨越。

  徐書華介紹，“中國版導航圖”雖然是一個純粹的基礎研究，但一經發佈立即可用，所有和基因相關的科學研究，比如人類遺傳學、醫學、藥物基因組學等都能以此為參照。“這是純公益的，我們正在進一步提升算灋和優化參攷圖質量，希望未來可達成‘一鍵式’生成‘導航’結果。”