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解析大型外顯子組數(shù)據(jù)庫,助力罕見疾病領(lǐng)域研究

妙手生春 2024-06-06 19:54:21

2016年08月22日訊 近日

,來自MIT博德研究所和哈佛大學(xué)的研究人員通過研究解析并分析了迄今為止最大規(guī)模的人類蛋白質(zhì)編碼序列集合,作為ExAC的成員
,研究者們從2014年就開始在研究團(tuán)體間進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的公開,ExAC(Exome Aggregation Consortium)是一個由多個國家的科研機(jī)構(gòu)組成的外顯子組測序數(shù)據(jù)共享平臺

在這項最新研究中

,研究者對來自全世界的外顯子組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(其中一部分是2015年國際基因組大會上展示的相關(guān)數(shù)據(jù)),他們強(qiáng)調(diào)了利用大型數(shù)據(jù)庫的重要性
,因為基于大型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)
,研究者們就可以鑒別出引發(fā)罕見疾病的突變以及對突變非常敏感的基因
,包括功能缺失的基因等
,相關(guān)的研究成果發(fā)表在了8月17日的Nature雜志上。

來自多倫多大學(xué)的研究人員Stephen Scherer指出

,這項工作的重要部分就是大量的外顯子組數(shù)據(jù)
,這些數(shù)據(jù)可以幫助研究人員和臨床研究團(tuán)隊以很多方式來利用
。華盛頓大學(xué)的研究者Jay Shendure表示
,這是我們對人類基因組進(jìn)行實質(zhì)性研究最為深入的一次。

博德研究所的Daniel MacArthur教授說道

,蛋白質(zhì)編碼序列雖然在人類基因組中不到2%,但其卻是我們能夠進(jìn)行最好理解的基因組部分
,而且這些基因組區(qū)域的信息往往和大部分突變引發(fā)的嚴(yán)重疾病直接相關(guān)
。MacArthur和同事將來自20多個特殊疾病研究團(tuán)隊研究者所提供的外顯子組數(shù)據(jù)進(jìn)行混合
,隨后他們創(chuàng)建了一個來自60706名個體中超過740萬個遺傳變異體的清單
,該數(shù)據(jù)庫的大小是此前任何一個外顯子組數(shù)據(jù)庫的10倍
,這些信息占據(jù)了幾乎一千T字節(jié)的存儲(a petabyte of),1 petabyte相當(dāng)于1百萬個千兆字節(jié)(gigabytes)
,據(jù)研究者介紹
,這個數(shù)據(jù)庫的信息相當(dāng)于4000臺筆記本電腦中原始數(shù)據(jù)的集合。

研究者表示

,許多研究計劃都直接研究常見的人類疾病
,同時都獲得了不同的成功
,但實際上除了預(yù)期的目的
,這些數(shù)據(jù)或許還有其它用途。研究者M(jìn)onkol Lek就表示
,在基因組區(qū)域,尤其是易于突變的基因組區(qū)域中
,平均每隔8個堿基對我們都能發(fā)現(xiàn)突變的存在
,通常我們都會不斷捕捉到相同的突變,而這就表明
,這些數(shù)據(jù)庫足夠大
,從而使得這些區(qū)域中的突變慢慢變得飽和
,一旦數(shù)據(jù)庫不夠大研究者就不能看到在特殊的位點(diǎn)上看到可能性的遺傳突變
,于是研究者就捕捉到了63%的幾乎所有可能性的同義突變,當(dāng)然這讓研究者非常激動

大量的外顯子組數(shù)據(jù)可以幫助研究人員在此前認(rèn)為具有致病性的192個等位基因突變體(ExAC數(shù)據(jù)庫中具有相對較高的頻率)中發(fā)現(xiàn)183個突變體實際上很有可能是良性的;同時研究小組還鑒別出了3230個基因和突變不耐受直接相關(guān)

,甚至當(dāng)基因的第二個拷貝是野生型的也是如此
;研究者指出
,這些基因中有72%的基因和任何一種疾病的發(fā)病都無關(guān)
,這就說明,利用來自表面健康人群的數(shù)據(jù)就可以發(fā)現(xiàn)一旦基因突變就會引發(fā)人類疾病的發(fā)生

來自帝國理工學(xué)院的研究者Roddy Walsh表示,ExAC數(shù)據(jù)庫利用了來自7個不同的對照研究和常見疾病梯隊分析研究中樣本的外顯子組測序的結(jié)果

,通過重新分析整個數(shù)據(jù)庫中的遺傳突變
,就可以幫助產(chǎn)生一致性且具有高度準(zhǔn)確性的罕見突變數(shù)據(jù)
。Walsh指出
,利用收集的遺傳信息我們就可以評估參與多基因遺傳性疾病發(fā)生的基因的表達(dá)情況,如今研究小組已經(jīng)將ExAC的數(shù)據(jù)同7855名臨床心肌病患者的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析
,研究者們發(fā)現(xiàn),許多和心肌病假設(shè)相關(guān)的基因似乎都不太可能會引發(fā)心肌病的發(fā)生
;通過重點(diǎn)關(guān)注已經(jīng)證實的基因
,研究者希望可以通過減少不確定和假陽性結(jié)果的出現(xiàn)數(shù)量
,來改善對心肌病的臨床遺傳檢測

在一項研究報告中,來自美國西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院(Icahn School of Medicine)的研究者Douglas Ruderfer及其同事通過對ExAC數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)的拷貝數(shù)目變異(CNVs)的模式和頻率進(jìn)行分析

,研究者發(fā)現(xiàn),至少在長度為1000個堿基對的序列中
,CNVs序列的缺失或獲得都非常罕見
,而且相比單核苷酸的改變或插入、缺失突變而言
,CNVs都很難檢測
,研究者認(rèn)為,平均而言單個外顯子組都會包含0.81個刪除的基因和1.75個重復(fù)的基因

當(dāng)前ExAc數(shù)據(jù)庫代表了來自非洲/非洲裔美國人、拉丁美洲

、東亞
、歐洲及東南亞后裔個體的信息
,對于研究者M(jìn)acArthur而言
,將來的研究目標(biāo)就是填補(bǔ)被忽視人群的相關(guān)數(shù)據(jù)信息,其中包括來自中東和非洲部分地區(qū)人群的信息等
。最后研究者說道,進(jìn)行這項計劃的目的就是在今年10月份舉辦的美國人類遺傳學(xué)會年會上發(fā)布幾乎兩倍數(shù)量的人群外顯子組的最新數(shù)據(jù)

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