近日科學(xué)家們開發(fā)了新的方法對人類基因組重復(fù)序列進行檢測，研究進展發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志上，鑒別了人類在重復(fù)DNA序列的數(shù)量及核苷酸排列上細微且重要的差異。

    DNA拷貝數(shù)變異部分地造成了個人間差異，亦有可能是某些人患有特異的病癥或疾病易感性的重要原因，并在根本上決定了對個體影響的程度。在一年前，對DNA序列的重復(fù)拷貝數(shù)進行計數(shù)和定位還幾乎是一件不可能的事情。基因的重復(fù)拷貝數(shù)越多，越是難以對其進行精確的估計。

    “技術(shù)上的限制使得我們無法了解人類拷貝數(shù)變異的真實情況，”華盛頓大學(xué)基因組學(xué)科教授、論文的資深作者Evan E. Eichler博士說：“大部分動態(tài)及可變基因通常都被排除在全基因組研究之外。”然而這些難以研究的基因卻一直是科學(xué)家們感興趣的焦點，科學(xué)家們猜測這些基因與人類的進化、腦發(fā)育、新陳代謝及免疫疾病有著密切的關(guān)系。

    Eichler實驗室的科研人員開發(fā)了幾種分析和計算技術(shù)克服了對多拷貝基因進行研究的障礙。論文的首作者Peter H. Sudmant 和Jacob O. Kitzman是華盛頓大學(xué)基因組學(xué)科系的大學(xué)生。

    與千人基因組計劃和安捷倫科技有限公司（Agilent Technologies）的研究人員合作，華盛頓大學(xué)的科研小組使用了新技術(shù)深入分析和比較了159個個體基因組。在對這些個體全基因組評估過程中，研究人員對多拷貝基因及基因家族進行了精確的分析。

    研究人員證實利用新方法可對1900個堿基對長的DNA片段拷貝數(shù)進行精確估計，拷貝數(shù)的計數(shù)范圍為0-48之間。人體基因組約由30億個DNA堿基對組成，堿基對是指一對相互配對的核苷酸，是組成DNA的基本單位。

    研究人員在個體特異性拷貝中鑒別了410萬個獨特的單核苷酸位點，并證實那些重復(fù)拷貝或存在于基因組多個不同位點的基因其拷貝數(shù)及序列的差異造成了個體基因功能上的差別，揭示了進化過程中這些多拷貝基因發(fā)生的改變。

    通過與猿類基因組比較，研究人員鑒別了人類特有的重復(fù)基因。此外研究人員發(fā)現(xiàn)這些重復(fù)基因與腦發(fā)育有著重要聯(lián)系。其中一些基因還與腦細胞連接的生長及分支、異常的大小頭、特異的多巴胺受體、視覺空間及社交障礙、脊髓性肌萎縮嚴重性、智力障礙和癲癇等有關(guān)。

    在人類僅有7-9%的基因存在拷貝數(shù)變異。人類大部分基因通常都僅有兩個拷貝。甚至在大部分可變基因中，研究人員發(fā)現(xiàn)其中80%的拷貝重復(fù)數(shù)也在0-5個拷貝之間。研究人員指出極端的基因變異通常僅存在于少量的基因家族中。在新研究中，研究人員鑒定了56個高度可變的基因家族，它們的拷貝數(shù)變異大約在5-368的范圍內(nèi)。 “這些基因有著非常豐富的重復(fù)片段，”研究人員說：“重復(fù)片段主要位于人類基因組計劃鑒別的基因組長重復(fù)區(qū)域。”

    研究人員稱他們還發(fā)現(xiàn)了44個“隱藏”的重復(fù)基因家族成員。“完成對這些基因組的缺失成員的測序?qū)⒂兄谖覀兏鼫?zhǔn)確地了解人類基因組的結(jié)構(gòu)及多樣性，“研究人員說。

    雖然基因組片段重復(fù)使人類與其他靈長類動物產(chǎn)生了本質(zhì)的區(qū)別，但基因組重復(fù)促進的基因反復(fù)重排也與許多的疾病例如智力障礙、精神分裂癥和孤獨癥等相關(guān)。研究人員猜測由重復(fù)產(chǎn)生的極端變異有可能導(dǎo)致了疾病相關(guān)的基因組失穩(wěn)。

    雖然研究結(jié)果表明科學(xué)家們現(xiàn)在可以利用新的技術(shù)對人類基因組的一些復(fù)雜的遺傳區(qū)域進行探索。然而作者指出人類還有28個大的基因組區(qū)域由于非常的復(fù)雜目前還無法揭示其導(dǎo)致遺傳多樣性的機制。

    盡管還存在一定的局限性，新技術(shù)仍為科學(xué)家們了解拷貝數(shù)變異對人類健康及疾病影響及機制帶來了新的希望。研究人員說：“我們的方法使得科學(xué)家們能夠?qū)σ恍└叨戎貜?fù)的人類基因組區(qū)域，其中包括1000個過去難以檢測的基因進行疾病相關(guān)的遺傳學(xué)研究。”