对240个哺乳动物物种的研究未来可以帮助解释人类疾病风险环球今亮点

2023-05-02 20:54:32 来源 : cnBeta

在乌普萨拉大学和布罗德研究所共同领导的一个大型国际项目中，30多个研究小组共同调查和分析了240种哺乳动物的基因组。这些结果现在发表在《科学》杂志的11篇文章中，显示了人类和其他哺乳动物的基因组在进化过程中是如何发展的。

乌普萨拉大学比较基因组学教授、该国际研究联盟的两位带头人之一Kerstin Lindblad-Toh说："综合来看，我们现在在《科学》上发表的11篇文章提供了关于哺乳动物基因组的功能和发展的大量信息。"此外，我们产生的数据可用于未来许多年的进化研究和医学研究"。

【资料图】

一项研究240种哺乳动物基因组的重要国际研究揭示了超过300万个关键的调控元素，推进了对哺乳动物进化、物种特定性状、疾病倾向和灭绝风险的理解。这些发现可以改善对精神分裂症、哮喘和髓母细胞瘤等疾病的理解和治疗，强调了至少10%的基因组是有功能的，远远超过了以前的认识。

人类的基因组包含大约2万个基因，这些基因构成了制造人体所有蛋白质的代码。基因组还包含指导在何处、何时以及产生多少蛋白质的指令。基因组的这些部分被称为调控元素，比产生蛋白质的部分更难识别。然而，研究许多哺乳动物的基因组使我们有可能弄清楚基因组的哪些部分在功能上是重要的。

瑞典乌普萨拉大学医学生物化学和微生物学系比较基因组学教授Kerstin Lindblad-Toh

《科学》杂志上发表的文章背后的研究人员共享的假设是，如果基因组中的一个位置在1亿年的进化过程中一直被保存下来，那么它很可能在所有哺乳动物中发挥着一种功能。他们第一次能够大规模地测试这一假设。通过对240种哺乳动物的基因组进行详细调查和系统比较，研究人员已经确定了人类基因组中具有以前未被描述的功能的区域。这些区域很可能是调控元素，对基因组的正确运作具有重要意义。这些的突变可能在疾病的起源或哺乳动物物种的独特特征中发挥重要作用。

研究人员在人类基因组中确定了300多万个重要的调控元素，其中约有一半是以前未知的。他们还能够确定，至少有10%的基因组是有功能的，是编码蛋白质的大约1%的十倍。

该研究中的240种不同的哺乳动物在其特征上有很大的不同，例如它们的嗅觉的敏锐度或它们的大脑大小。研究人员能够在基因组中找到导致一些物种拥有卓越嗅觉或某些物种冬眠的区域。

研究人员和其中一篇关于基因组功能以及它如何影响不同物种的独特特征的文章的共同第一作者马修-克里斯特马斯说："现在有了一幅关于哪些突变引导了这些差异很大的哺乳动物的特定特征的图片，这很令人兴奋。"

其中一项研究表明，甚至在地球被杀死恐龙的小行星击中之前，即大约6500万年前，哺乳动物已经开始变化和分化。

"我们的结果还可以提供关于哺乳动物是否有灭绝风险的重要信息，这取决于它们的基因组有多少变异。"Lindblad-Toh教授说："这些信息可以为了解如何管理一个物种以帮助其生存奠定基础。"

这一新知识也有助于研究人员了解疾病是如何产生的，通过将基因组中因进化而保守的位置与已知条件联系起来。这可以针对所有物种进行，也可以参考人类疾病。

"我们对240种哺乳动物的分析使我们更好地了解了基因组中的调控信号。"第二篇文章的研究员和第一作者Jennifer Meadows说："我们在已知对疾病有贡献的位置上校准了我们的结果，然后可以用这些位置来建议更多的位置，这些位置可以优先用于神经系统的特征，如精神分裂症或包括哮喘或湿疹在内的免疫条件，这篇文章的重点是该项目数据如何有助于对疾病的认识。"

健康人和病人的基因组进行比较，以了解哪些突变会导致疾病。这产生了基因组中可能很重要的区域的图片，但并没有产生哪个突变导致疾病的确切知识。

"导致常见疾病的很大一部分突变，如糖尿病或强迫症，位于基因之外，与基因调节有关。"Lindblad-Toh说："我们的研究使我们更容易确定导致疾病的突变，并了解出错的原因。"

研究人员还研究了髓母细胞瘤这种癌症，这是儿童最常见的恶性脑瘤类型。尽管现代治疗方法已经改善了预后，但并非所有儿童都能被治愈。此外，那些存活下来的人往往会经历积极治疗带来的终生副作用。

"在髓母细胞瘤患者中，我们在进化上保守的位置发现了许多新的突变。我们希望对这些突变的分析将为新的诊断和治疗方法奠定基础，"乌普萨拉大学干细胞研究教授Karin Forsberg-Nilsson说，他领导该研究的癌症部分。

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