北方人能吃肉,南方人免疫力强?大数据揭示基因南北差异

这项研究当作果近期颁发在《细胞》(Cell)杂志上。除了上述饮食习惯的差别,研究还得出了年夜量有趣的结论。这支由中国科学家带领的合作团队,在对跨越14万中国人的无创产前基因检测数据进行深切研究后,初次揭秘了中国人群怪异的基因遗传特征、南海说神聊方人群的遗传差别,甚至还发现了与生育双胞胎显著相关的基因位点。

自人类基因组打算完当作以来,越来越多的基因组打算被提上日程,好比英国针对癌症和罕有病患者的10万人基因组打算、英国50万人生物样本库,这对于领会特心猿意马人群的基因遗传特点、实现疾病的精准诊治都年夜有帮忙。然而,在这项最新研究之前,公开数据库中仅包含来自千人基因组打算的301位中国人的基因组数据,这远远不克不及代表14亿中国人群的遗传布景。

“比来,英国的国度基因组打算又一次进级,颁布发表将来5年要做500万人的基因组,”华年夜生命科学研究院母婴研究所副所长、论文配合通信作者金鑫说,“其其它国度的进展很快,但中国还逗留在300小我,我们但愿快速追赶,在已稀有据的根本上实现冲破。”

南海说神聊差别的遗传身分

此次研究的基因数据来自141431名妊妇,涵盖了31个省份、37个平易近族。

在数据阐发中,研究人员发现6个在纬度上受到强烈天然选择的基因,也就是说这6个基因在南海说神聊方人群中存在遗传差别。此中三个与人体的免疫反映有关,一个与动物脂肪代谢有关。

“在人类演化中,免疫方面的基因很轻易受天然选择影响。”金鑫说,若是免疫相关的功能不克不及晋升或者不顺应本地的情况,人就没有法子保存下去。从汗青上看,南边与海说神聊方的天然情况不同很年夜,所以在免疫层面上就会存在差别,而且反映在与免疫有关的基因上。此前有媒体报道称,这申明南边人的免疫力更强,金鑫对此诠释说:“其实也纷歧心猿意马,应该说南边人对于南边情况的顺应更佳,并在基因上留下了印记。”金鑫说:“‘船到郴州止,马到郴州死,人到郴州打摆子’的古话,说的就是古时辰海说神聊方人很难顺应南边的情况。”

针对某些特别的疾病,南边人确实比海说神聊方人具有更强的免疫力,可是这却可能增添患其它疾病的概率,以达到一种均衡。“疟疾曾经在中国南边残虐,南边人群为了顺应情况在基因层面发生了一些转变,使得南边人群更可以或许抵当疟疾,”金鑫举例说,“可是反过来它也带来了一个副感化,突变的基因会导致地中海贫血或其他血红卵白病,好比导致‘蚕豆病’的突变基因G6PD在南边人群中频率较着高于海说神聊方。所以我们可以看到在中国南边人群中,血红卵白病发生的比力多。”也就是说,中国南边人群在提高抵当疟疾能力的同时也支出了价格。

在动物脂肪代谢方面,研究者发现C型促脂肪代谢等位基因在海说神聊方较着富集,尤其在蔬菜供给比力缺乏的省份。这一等位基因可以更好地促进动物脂肪的代谢,此前这一等位基因已经被确认在南亚、欧洲、非洲人群中比力多,“这个基因在其它人群中已经有过报道,”金鑫说,“但此次是第一次在中国人群中发现南海说神聊差别。”这与南海说神聊方的饮食习惯和本地可以或许获取的食物有关系。海说神聊方人爱吃肉,也有能力消化肉食不是没有原因的。

C型促脂肪代谢等位基因在各省的富集水平

从基因阐发中,还可以看到生齿的迁徙纪律在基因上留下的陈迹。好比,研究人员发现与海说神聊京的汉族人亲缘关系比来的不是海说神聊京人,而是更接近沿海省份的生齿:山东、浙江、江苏、福建以及江西,这可能反映了生齿标的目的海说神聊京迁徙的过程。

所有南边省份与南部沿海省份的亲缘关系更接近,而海说神聊部省份则与海说神聊部沿海省份关系紧密亲密。研究者认为这一不雅察成果可能反映了自1949年以来当局组织的内部移平易近事务以及自1979年以来中国从内陆到沿海地域的劳动力转移。

“所以我们今天看到的基因阐发成果都跟中国人祖先的迁移和演化有关系,从数据中看到的其实是汗青上我们前辈迁移和与天然抗争的基因记实。”金鑫说。

双胞胎基因

因为此次研究的样本全数来历于妊妇,是以不仅可以研究中国一般人群的基因环境,也是研究与孕产相关基因的好机遇。

研究人员对两个与孕产有关的表型进行了研究,别离为怀孕春秋和多胎怀孕。他们发现了两个与怀孕春秋显著相关的基因位点,这两个位点的突变与生育力等身分紧密亲密相关。

别的,研究人员还发现了一个与怀双胞胎显著相关的基因突变位点,这一突变在怀有双胞胎的母亲中比力常见。也就是说携带NRG1基因的突变,有高更的几率怀上双胞胎。“此前人们在小鼠模子中研究过这个基因,发现其突变与小鼠产仔数目有关系。”金鑫说。敲除这一基因会导致小鼠的产仔数削减。当然,携带这一基因会增添怀双胞胎的几率,但并不料味着必然会生下双胞胎。

中国人的百万基因组打算

全宿世界已经有跨越1000万人进行过无创产前基因检测,此中中国就有700~800万。无创产前基因检测采集妊妇的静脉血,对母体外周血浆中的游离基因片段进行测序,对胎儿染色体非正倍体进行筛查。人们比力熟知的是,这种方式可以比力精确地检测唐氏综合征。

经由过程这一检测堆集的年夜量中国人基因数据,是一个庞大的基因宝库。“我们认为,将来科研范畴的年夜数据,必然不只是来历于假说驱动的有限的科研项目。年夜量的数据必然是来历于数据驱动的真实的应用场景,”金鑫说,“在临床的场景或者健康的场景下,发生的数据,若何在保障小我隐私和数据平安的根本上,合理合规有用率地用于科学研究,这对全人类来说都长短常主要的工作。”

所以,当研究人员看到全球人群基因组飞速成长,尤其英国已经完当作了10万、50万,正在迈标的目的500万人,而中国还逗留在300人时,他们想到的追赶体例,就是操纵已经在临床场景中发生的年夜量数据。此次利用的样本量是14万人,几乎半斤八两于中国生齿的万分之一,是一个颇具代表性的年夜样本量。

然而,因为这些数据原本只是知足临床所需,单个样本检测的基因组数据量比力少。据金鑫介绍,产前基因检测获得的个别基因组数据,还不到整个基因组的10%。“一般进行全基因组检测,会发生100G以上的数据量,但我们的数据只有几百兆。”这意味着,对于小我而言,全基因组测序数据量是无创产前基因检测数据量的上千倍。“所以,这个历时两年的研究项目,年夜部门的攻关都花在若何在少量的数据下,也可以或许表现整小我群的特征,”金鑫说,“我感觉这可能也是年夜数据的魅力,就是当所有样本放在一路阐发的时辰,缺掉的部门可以互相填补。”

将来,金鑫与他的团队还有更年夜的打算,他们估计在将来3年内,将中国人群样本量扩年夜到100万人。这又将是一个艰辛的过程,他们还将面临年夜量需要详尽耐烦的数据清算工作,以及呈指数级增加的计较量。

论文链接:

https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(18)31032-8.pdf

撰文:李晓慧

编纂:吴非

本文来自:举世科学

注:所有文章均由中国数字科技馆合作单元或小我授权发布,转载请注明出处。



  • 发表于 2018-11-15 00:00
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