Найдены ранее неизвестные структурные вариации генома

Многие человеческие геномы были собраны с помощью технологий секвенирования коротких чтений. Такие геномы трудно использовать для выявления структурных вариаций (SV) и сравнения их между отдельными людьми и популяциями. Недавние достижения в технологиях секвенирования третьего поколения, позволяющие получать длинные прочтения, значительно облегчили поиск SV – инверсий, делеций, дупликаций и длинных инсерций. Международная группа ученых пошла дальше и разработала новый метод определения широкого спектра генетических вариаций, основанный на современных технологиях секвенирования с длинными ридами.

Авторы исследования использовали одномолекулярное секвенирование в реальном времени (Pacific Biosciences) в сочетании с секвенированием одноцепочечной матрицы (Strand-seq), чтобы собрать десятки новых геномов. Путем поэтапной сборки было получено 64 набора гаплотипов от 32 человек из более чем двух десятков популяций в Африке, Северной и Южной Америке, Восточной Азии, Южной Азии и Европе. Затем путем прямого сравнения двух собранных последовательностей гаплотипов с эталонным геномом человека ученые обнаружили широкий спектр SV, включая 107 590 вариантов инсерций и делеций, более 300 вариантов инверсий и миллионы SNV, а также около 9 500 мобильных элементов.

Такой подход позволил выявить структурные варианты генома, которые не были ранее идентифицированы с применением традиционных технологий секвенирования коротких чтений. Один из авторов исследования полагает, что такие варианты, по-видимому, чрезмерно представлены у людей с определенными заболеваниями. Поэтому исследования SV будут приобретать все большее значение для диагностики.

Команда ученых также смогла обнаружить 278 горячих точек структурных вариантов в геноме человека, что дало возможность изучить механизмы их появления. Исследователи также определили более 2 100 локусов количественных признаков экспрессии, связанных со структурной изменчивостью (SV-eQTL), которые влияют на экспрессию 1526 генов.

«Благодаря новым референсным данным можно с беспрецедентной точностью изучать генетические различия на фоне глобальных генетических вариантов, что позволит получить биомедицинскую оценку генетических вариантов индивида», – подчеркивает соавтор исследования, доктор Питер Эберт.

Полученные результаты отражают генетическое разнообразие человеческих популяций и делают возможными популяционные исследования предрасположенности людей к заболеваниям.

Данные также позволяют включить весь спектр генетических вариаций генома в полногеномные ассоциативные исследования (GWAS). Это, в свою очередь, может быть использовано в персонализированной медицине и профилактике различных заболеваний.