由美國科學家領導的一個國際科研小組22日宣布,他們已成功繪制基因復制過程中出現不同突變的復制變異(CNV)圖,補充了先前得到的人類基因圖譜。這不僅可能從根本上解釋絕癥的由來,也可望幫助解釋疾病對不同人的影響。
研究人員表示,補充完成的人類基因圖譜填補了許多以前失落的頁碼和章節,可以解釋基因在許多疾病里扮演的未知角色。《自然》、《自然遺傳學》及《基因組研究》等權威期刊近日都相繼作了報道。
顛覆性的發現
按通行觀念來說,地球上每個人彼此的DNA密碼———也就是所謂的“生命之書”———99.9%都是相同的。但現在,這一重大的科學新發現說明,人與人的差異至少10倍于我們先前的估計。這樣也就更容易解釋,為什么有些人罹患絕癥的風險要高于其他人。
“我認為這份研究將永遠改變人類遺傳學領域的認知。”美國得克薩斯州休斯敦“貝勒醫學院”分子與人類遺傳學系副主任魯普斯基說。
魯普斯基甚至認為,這將取代19世紀被譽為“遺傳學之父”孟德爾及1953年發現“DNA雙螺旋”的弗蘭西斯·克里克與吉姆·沃特森所確立的人類基因學基準。
“我們不能再將人與人的差異想當然地認為是單個DNA突變的結果,而是更復雜的結構性差異。”魯普斯基說。
2000年人類基因組計劃首次破解人類基因密碼,繪制出人類約3萬個基因30億個堿基圖譜。如果按照科學界一度將此形容為“登陸月球”,那么新的復制變異圖譜,就像是人類登陸之后,發現月球表面原來并不是想象中的那么回事。
沒想到變異如此之多
之前科學家繪制的人類基因圖譜顯示,人類之間的基因密碼幾乎相同。后來他們發現,單個核苷酸變異導致核酸序列呈現多態,即單核苷酸多態(SNP)。
鑒于基因不同決定個體差異,造成基因不同的原因一直是研究焦點。迄今為止,基因研究主要集中在SNP對人體缺陷和多態性的影響。
但在這次由全球13個研究中心聯手進行的研究中,科學家們不是在尋找SNP,而是尋找大片段DNA的復制/消失差異,這種缺失或重復導致DNA片段發生變異,即“復制變異”(CNV)。這些變異可以解釋為什么有些人容易得艾滋病,有些人不容易得。
科學家對比來自中國大陸、日本、尼日利亞和美國總共270個健康志愿者的DNA,辨識出志愿者體內大約2900個基因,以及其特定DNA片段的1447種CNV。
“每個人體內都存在獨一無二的DNA片段重復和缺失。”貝勒醫學院的赫爾斯說。DNA片段不同,CNV不同;DNA片段相同時,CNV也會因或缺失或重復的差異而不同。這些差異綜合作用,使基因差異巨大且復雜。“但讓我們真的感到驚訝的一個結果是,我們的DNA復制數變異如此之多,我們估計至少占了12%的基因組,這是之前從未發現的。”
研究人員表示,發現的CNV只是冰山一角,還有不少內容有待科學家研究。
全球分享
科學家認為,CNV不同會影響到基因的活動能力和抗疾病能力。人類已知的致病基因中,16%存在CNV。這些與CNV相關的疾病包括精神分裂癥、牛皮癬、動脈硬化癥、先天性白內障和普來德—威利綜合征等。
專家表示,有了這些認識,醫學界可以了解基因組中基因的增加,損失或者改變與疾病的關系,以及特定藥物或者療法用在不同人身上為何會有不同反應,并有助于了解目前為止仍無藥可醫的疑難雜癥,并找出新藥或者新的治療方式。
“CNV圖譜可以讓醫生發現特定基因差異對特定疾病的影響,幫助病人預防和治療疾病。”韋爾科姆基金會桑格研究所的奈杰爾·卡特說。
例如,近期研究發現名為CCL3L1基因在不同人種身上的復制數量不同,非裔身上復制4套最多,而這種基因越多越能抵抗艾滋病毒;又如,與瘧疾有關的基因在東南亞人身上復制多次。
研究人員還表示,在免疫系統和大腦發育里扮演重要角色的那些基因,往往有很多CNV。研究小組已經成立一個網絡資料庫,鼓勵全球研究者和病患共同分享CNV知識。
◇鏈接DNA三問
問:科學家現在發現了什么?
答:他們發現我們人與人的基因差異要比之前預計的更大。以前,人們相信,人體中的DNA只有雙鏈結構,一條來自父親,一條來自母親。而現在,科學家們發現,其中有大量的DNA復制片斷。不僅如此,人與人之間的復制數差異也相當大,導致個體間的生理與智力水平各不相同。
問:這個研究結果是怎么發現的?
答:研究者利用顯微鏡來尋找染色體中可見的被刪除抑或是重新組合的片斷。
問:什么基因可以多次復制?為什么?
答:人類體內的DNA密碼有30億個字母。它們按照不同的排列組合,形成了30000多個基因。在對270個人的研究中,科學家們發現,他們體內的差異性基因高達10%。至于為何有些基因能夠被復制,而有些卻不能,目前對此還沒有進一步的發現。其中的一個基因,代碼為CCL3L1,在非洲血統的人體內被復制的次數遠遠超過了其他人種,而這個基因被認為對艾滋病具有抵抗的作用。(東方早報 王靚)
中國專家:“啊?這不太可能吧?”
早報記者 周晶璐 人類的差異性基因由先前的0.1%上升到了10%!近日,一份在《自然》雜志上新發表的研究結果引起了人們的普遍關注。但這震驚科學界的重大發現同樣也遭到了業界質疑。
昨晚,早報記者致電國家人類基因組南方研究中心倫理委員會主任沈銘賢,記者向他講述了這個研究結果后,他的第一反應就是:“啊?這不太可能吧?”
他告訴記者,五年前的一次跨國合作完成人類基因圖譜,并指出人與人之間彼此的基因有99.9%都是相同的。但世界上的每個人都是不同個體,即使是雙胞胎,也一定在某些方面存在差異。而決定這些差異性的就是這細微的0.1%的基因。
他跟記者打了個形象的比喻,這就好比世界上沒有一片樹葉的紋路是相同的一樣,人類的基因也是同樣道理。人類的基因結構圖譜由30億個字母組成,在專業領域也叫堿基對。這些字母進行不同的排列組合,形成了我們通常所說的基因。
“在此之前我還沒有得到過這方面的信息,所以對此不方便說什么。”沈銘賢表示,他對這一結果持懷疑態度,要等相關內容在權威的雜志或網站發表后,才能對結果進行評述。
不過,他同時也表示,如果這個結果屬實的話,“這當然是人類歷史上的一個非常重大的突破。這樣的話人與人之間的基因差異就更為明顯,不同的基因之間進行的組合,會產生更多樣化的基因類型,這樣,對人類進化非常有利。” [東方網]