2011年7月25日，由深圳華大基因研究院（BGI-Shenzhen）主導(dǎo)完成的“基于全基因組組裝數(shù)據(jù)檢測人類基因組結(jié)構(gòu)變異（SVs）”（Single-nucleotide Resolution Structural Variations of Two Human Genomes mapped by Whole Genome de novo Assemblies）的研究成果在國際知名學(xué)術(shù)雜志《自然-生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）上在線發(fā)表，這是華大基因在人類個體基因組研究領(lǐng)域取得的又一項重要成果。

 

本研究采用新一代測序技術(shù)獲得的全基因組組裝的短片段構(gòu)建了一個亞洲人和一個非洲人詳盡的結(jié)構(gòu)變異圖譜，為人類基因組結(jié)構(gòu)變異檢測提供了一種新方法——基于全基因組組裝的結(jié)構(gòu)變異檢測，該方法與其他檢測方法相比具有性價比高、速度快等優(yōu)點。據(jù)稱，該方法可檢測到1-50kbp范圍內(nèi)不同長度的結(jié)構(gòu)變異，包括插入、缺失、倒置、基因重排等。

 

在該研究中，研究人員在亞洲人和非洲人的個人基因組組裝區(qū)域（1-23kbp）共檢測到27萬多個結(jié)構(gòu)變異，并對這些變異進行了驗證，結(jié)果表明，該方法具有高準確度的特點。同時，研究人員還對這些結(jié)構(gòu)變異的特性和生物學(xué)作用相關(guān)方面進行了研究。

 

為了推斷結(jié)構(gòu)變異在人群中的頻率分布，研究人員對106個“千人基因組計劃”（1000 Genomes Project）中的個體進行了基因組結(jié)構(gòu)變異的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)與SNPs相比，SVs一般呈現(xiàn)出更強的負向選擇，證明其比SNPs具有更強的個體特異性。SVs的高度特異性將有助于研究人員進行人類表型差異研究。

 

研究還發(fā)現(xiàn)，基于基因組重測序構(gòu)建的相關(guān)圖譜在準確度上還是會有所偏差，所以研究人員建議在以后的人類基因組研究工作中，最好能夠進行基于從頭組裝的全基因組研究，這樣會使研究結(jié)果更加準確及可靠，尤其是醫(yī)學(xué)基因組及相關(guān)領(lǐng)域的研究。

 

人類遺傳變異被Science雜志評為2007年世界十大科技突破之一。近年來人類基因組中的大量變異被發(fā)現(xiàn)，研究這些變異不僅有助于揭示許多復(fù)雜疾病和個體性狀的遺傳學(xué)機制，也能夠加快個性化醫(yī)療的發(fā)展。

 

在高通量基因組測序技術(shù)出現(xiàn)以前，研究者主要采用傳統(tǒng)的細胞遺傳學(xué)方法在全基因組中尋找變異，隨著分子生物學(xué)和基因組學(xué)的飛速發(fā)展，很多方法被用于結(jié)構(gòu)變異的檢測，如基因芯片、reads 深度異常（aberrant Read Depth）、reads開gap比對（gapped alignment of reads）、配對末端圖譜法（Paired End Mapping, PEM）等等，但是由于技術(shù)方面的限制和SV結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，上述方法仍有一些劣勢因此不能構(gòu)建詳盡的結(jié)構(gòu)變異圖譜，例如有的方法只能檢測某一小范圍內(nèi)的或者某一種類型的SV，不能準確描述基因重排發(fā)生的斷裂點和精細結(jié)構(gòu)重排，以及不能檢測到復(fù)雜的基因重排。

 

華大基因的這一研究首次證實，基于全基因組組裝的結(jié)構(gòu)變異檢測方法是可行的，而且具有準確度高、檢測SV長度范圍廣以及可以更好的檢測到一些更復(fù)雜的SV序列等優(yōu)勢。該研究對全面理解結(jié)構(gòu)變異和它們對基因組進化和生物學(xué)方面的影響具有十分重要的意義。