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FMD | 前沿研究：对精准医学将产生深远影响的人类泛基因组

发布时间：来源：高教学术公众号

　　导读 上海交通大学医学院附属瑞金医院于颖彦和上海中医药大学附属曙光医院陈红专在Frontiers of Medicine发表评论文章《对精准医学将产生深远影响的人类泛基因组》（Human pangenome: far-reaching implications in precision medicine）。

　　1977年，剑桥大学的桑格与同事们开发出一种可以检测DNA序列的方法（暨第一代测序方法），首次让读取完整的DNA序列信息成为可能。正是由于第一代测序技术的产生，促使来自美国、中国、法国、德国、英国、日本等六个国家近20个基因组研究实验室的科学家们在1990年代启动了人类基因组计划。由于第一代测序技术的测序通量和自动化程度均不够高，科学家们历经十余年的艰苦奋战，于2003年4月完成第一个人类参考基因组序列的测序工作。当年，六个国家同时向世界宣告了人类基因组计划完成。人类基因组计划被誉为和曼哈顿计划、阿波罗登月计划并列的人类科学史上三大工程。

　　然而，随着科学研究飞速发展，传统的桑格测序已经不能满足基因研究的需要，欲对动物和人类等具有超大型基因组开展基因测序分析，急需一种测序通量更高、速度更快而且费用更低廉的新型测序技术。2005年，第二代测序技术(next-generation sequencing)应运而生。随着第二代测序技术的广泛应用，人类疾病基因组与肿瘤基因组的研究才真正进入了快速发展时期。

　　摘要 今年，是人类遗传物质DNA双螺旋结构发现70周年以及人类基因组计划宣告参考基因组测序完成20周年。近几十年来，全基因组测序成本大幅度下降，致使人类基因组和疾病基因组测序数据日益增加。科学家们注意到，不同人种之间的基因组序列存在一定的差异，表明人类基因组存在多样性。期间，科学家们克服了重重技术难关又破译了古人类基因组序列，并因此摘得2022年度的诺贝尔生理学与医学奖桂冠。基因组学的飞速发展显示，20年前公布的人类基因组序列已经难以满足人类基因组、特别是疾病基因组研究的需求，泛基因组应运而生。泛基因组（pangenome）是一种可以体现某物种不同个体之间遗传物质变异的DNA序列集合，或者说是该物种所有个体的基因池。2023年5月11日，《自然》期刊发布了人类泛基因组参考联盟绘制的人类泛基因组草图。一个月后（2023年6月14日），由中国泛基因组联盟发布的中国36个少数民族泛基因组参考序列也发表于《自然》期刊。人类基因组是由30亿个碱基组成的超大基因组，对众多个体的全基因组测序数据开展泛基因组研究并非易事，需要克服多重分析技术瓶颈。本文从DNA双螺旋结构发现谈起，就人类基因组计划的启动与成果、泛基因组概念的起源及发展历程、泛基因组研究的技术发展和在肿瘤基因组研究中的应用以及对即将到来的人人基因组时代的展望等多维度进行了系统介绍。

　　点评 科学突破离不开技术方法的创新。尽管二代测序技术的问世提高了基因测序的精准度，大大降低了全基因组测序的成本，但随着人类基因组大数据的汇聚，科学家们不断发现，一些全基因组测序数据中含有人类参考基因组中不存在的DNA序列（通常被称之为无法比对序列）。鉴于以一个参考基因组作为参照物很难全面反映由多种族构成的全人类遗传基因多样性，才促使泛基因组研究逐渐兴起。随着泛基因组研究向生物医学领域渗透，未来疾病诊断与治疗范式将发生转变。困扰医学界多年的一些谜团有望得到破译。比如，为何某些疾�。ɑ蛘咧琢觯┑姆⒉÷蚀嬖谌酥种洳钜�？为何相同的治疗药物在有些人种起效，而在另外一些人种则耐药？等等。随着人人基因组时代的到来，今后的疾病诊断与治疗方案选择会将基因组特征变异信息考虑进去。

　　原文信息

　　标题

　　Human pangenome: far-reaching implications in precision medicine

　　作者

　　Yingyan Yu, Hongzhuan Chen

　　机构

　　1. Department of General Surgery of Ruijin Hospital, Shanghai Institute of Digestive Surgery, and Shanghai Key Laboratory for Gastric Neoplasms, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200025, China

　　2. Shuguang Lab for Future Health, Shanghai Frontier Science Center of TCM Chemical Biology, Shuguang Hospital, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 201203, China

　　Corresponding Authors Yingyan Yu and Hongzhuan Chen

　　Cite this article

　　Yingyan Yu, Hongzhuan Chen. Human pangenome: far-reaching implications in precision medicine. Front. Med., https://doi.org/10.1007/s11684-023-1039-1

　　https://journal.hep.com.cn/fmd/EN/10.1007/s11684-023-1039-1

　　https://link.springer.com/article/10.1007/s11684-023-1039-1

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责任编辑：施惠文

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