人类DNA差异高达10%

   据有关媒体11月23日报道，研究人员22日在一项最新研究中指出，一个人的DNA代码同另一个人的DNA代码约有10%的不同之处。科学家小组因此绘制了一个新的人类基因组图谱。

人类DNA差异高达10%

   这项研究对有关人类相同基因多达99.9%的理论提出了质疑。研究人员表示，他们绘制的新版人类基因图谱(被称为“生命之书”)填补了多项空白，进一步解释了基因同常见疾病的联系。英国威康信托基金会(Wellcome ; Trust)主席马克·沃尔波特在一份声明称：“这项意义不同寻常的研究有助于解释多种疾病的基因原因。”

   最新基因图谱并未着眼于造就人类独特性的DNA单一变异之处，相反，对称为复制数字变异(copy ; number ; variant，简称CNV)的较大DNA片段的复制和缺失的差异进行了细致研究。复制数字变异有助于解释一些人为何容易感染艾滋病之类的疾病，而其他人不会的原因。美国布里哈姆妇女医院、马萨诸塞州波士顿哈佛医学院的查尔斯·李博士说：“我们对DNA序列、增加和缺失进行了补充研究。”

   来自全球十余家医学中心的科学家确认了大约3000个某些DNA片段复制数字上出现变异的基因。这些改变可以影响到基因活动，包括易于感染疾病的特性。人类基因组工程已绘出了构成人类遗传密码的数十亿个字母的图谱。科学家后来通过研究称为单核苷酸多态性(SNP)的单个变异，重新定义了人类基因图谱。

    研究人员借助于复制数字变异图谱，通过识别基因组的增加、缺失和改变，对同疾病有关的基因展开了不同于以往的研究。英国威康信托基金会桑格研究所马修·赫勒(Matthew. Hurles)博士说：“据我们的估计，这种基因至少占到基因组的12%，同单核苷酸多态性有某种程度的相似之处。而此前，研究人员从未发现这一点。”他表示，CCL3L1基因的多重复制一定程度上决定着对艾滋病病毒(引起艾滋病的病毒)感染的抗性。CCL3L1基因在SNP图谱上就不能看到。

   科学家对来自中国、日本、美国、尼日利亚等国270位身体健康者的DNA进行比较，绘制出CNV图谱。他们识别了1447种不同的CNV，占到人类基因组比例的12%左右。其中约285种同诸如精神分裂症、牛皮癣、冠心病和先天性白内障等疾病有关。研究结果刊登在《自然》、《自然遗传》、《基因组研究》等顶尖医学杂志上。

   由美国科学家领导的一个国际科研小组22日宣布，他们已成功绘制基因复制过程中出现不同突变的复制变异（CNV）图，补充了先前得到的人类基因图谱。这不仅可能从根本上解释绝症的由来，也可望帮助解释疾病对不同人的影响。 

   研究人员表示，补充完成的人类基因图谱填补了许多以前失落的页码和章节，可以解释基因在许多疾病里扮演的未知角色。《自然》、《自然遗传学》及《基因组研究》等权威期刊近日都相继作了报道。

 

颠覆性的发现  

   按通行观念来说，地球上每个人彼此的DNA密码--也就是所谓的“生命之书”--99.9%都是相同的。但现在，这一重大的科学新发现说明，人与人的差异至少10倍于我们先前的估计。这样也就更容易解释，为什么有些人罹患绝症的风险要高于其他人。

 

   “我认为这份研究将永远改变人类遗传学领域的认知。”美国得克萨斯州休斯敦“贝勒医学院”分子与人类遗传学系副主任鲁普斯基说。鲁普斯基甚至认为，这将取代19世纪被誉为“遗传学之父”孟德尔及1953年发现“DNA双螺旋”的弗兰西斯·克里克与吉姆·沃特森所确立的人类基因学基准。“我们不能再将人与人的差异想当然地认为是单个DNA突变的结果，而是更复杂的结构性差异。”鲁普斯基说。 

   2000年人类基因组计划首次破解人类基因密码，绘制出人类约3万个基因30亿个碱基图谱。如果按照科学界一度将此形容为“登陆月球”，那么新的复制变异图谱，就像是人类登陆之后，发现月球表面原来并不是想象中的那么回事。 

没想到变异如此之多   

   之前科学家绘制的人类基因图谱显示，人类之间的基因密码几乎相同。后来他们发现，单个核苷酸变异导致核酸序列呈现多态，即单核苷酸多态（SNP）。鉴于基因不同决定个体差异，造成基因不同的原因一直是研究焦点。迄今为止，基因研究主要集中在SNP对人体缺陷和多态性的影响。

  

   但在这次由全球13个研究中心联手进行的研究中，科学家们不是在寻找SNP，而是寻找大片段DNA的复制/消失差异，这种缺失或重复导致DNA片段发生变异，即“复制变异”(CNV )。这些变异可以解释为什么有些人容易得艾滋病，有些人不容易得。

 

   科学家对比来自中国大陆、日本、尼日利亚和美国总共270个健康志愿者的DNA，辨识出志愿者体内大约2900个基因，以及其特定DNA片段的1447种CNV。“每个人体内都存在独一无二的DNA片段重复和缺失。”贝勒医学院的赫尔斯说。DNA片段不同，CNV不同；DNA片段相同时，CNV也会因或缺失或重复的差异而不同。这些差异综合作用，使基因差异巨大且复杂。“但让我们真的感到惊讶的一个结果是，我们的DNA复制数变异如此之多，我们估计至少占了12%的基因组，这是之前从未发现的。”研究人员表示，发现的CNV只是冰山一角，还有不少内容有待科学家研究。

  

全球分享   

   科学家认为，CNV不同会影响到基因的活动能力和抗疾病能力。人类已知的致病基因中，16％存在CNV。这些与CNV相关的疾病包括精神分裂症、牛皮癣、动脉硬化症、先天性白内障和普来德—威利综合征等。

 

   专家表示，有了这些认识，医学界可以了解基因组中基因的增加，损失或者改变与疾病的关系，以及特定药物或者疗法用在不同人身上为何会有不同反应，并有助于了解目前为止仍无药可医的疑难杂症，并找出新药或者新的治疗方式。“CNV图谱可以让医生发现特定基因差异对特定疾病的影响，帮助病人预防和治疗疾病。”韦尔科姆基金会桑格研究所的奈杰尔·卡特说。例如，近期研究发现名为CCL3L1基因在不同人种身上的复制数量不同，非裔身上复制4套最多，而这种基因越多越能抵抗艾滋病毒；又如，与疟疾有关的基因在东南亚人身上复制多次。研究人员还表示，在免疫系统和大脑发育里扮演重要角色的那些基因，往往有很多CNV。研究小组已经成立一个网络资料库，鼓励全球研究者和病患共同分享CNV知识。

链接DNA三问

  

问：科学家现在发现了什么？  

答：他们发现我们人与人的基因差异要比之前预计的更大。以前，人们相信，人体中的DNA只有双链结构，一条来自父亲，一条来自母亲。而现在，科学家们发现，其中有大量的DNA复制片断。不仅如此，人与人之间的复制数差异也相当大，导致个体间的生理与智力水平各不相同。

 

问：这个研究结果是怎么发现的？ 

答：研究者利用显微镜来寻找染色体中可见的被删除抑或是重新组合的片断。

 

问：什么基因可以多次复制？为什么？ 

答：人类体内的DNA密码有30亿个字母。它们按照不同的排列组合，形成了30000多个基因。在对270个人的研究中，科学家们发现，他们体内的差异性基因高达10％。至于为何有些基因能够被复制，而有些却不能，目前对此还没有进一步的发现。其中的一个基因，代码为CCL3 L1，在非洲血统的人体内被复制的次数远远超过了其他人种，而这个基因被认为对艾滋病具有抵抗的作用。

科学家最近公布的研究报告认为，人与人之间的DNA差别可以高达10％，这一结论推翻了从前的说法：人与人之间的DNA编码99.9％都是相同的。

 

科学家们之所以能得出如此结论，是因为他们获得了最新版本的人类基因组图谱，或者说是“生命之书”。新版本的基因图填充了旧版本的“缺损页”，从而可以解释基因是如何作怪，导致了一些人们常见的疾病。

 

这项研究的目标并非是看人体DNA如何反映到每个人身上从而使每个人看上去都不一样，而是着眼于一种“复制数量变种”现象，这种现象指的是DNA片断的一些复制和删除现象，可以帮助解释，为什么有些人容易感染艾滋病等疾病，而有些人则对这些疾病具有免疫力。

研究小组的主要领导者，哈佛大学医学院的Charles.Lee博士说：“我们从事的是从前人类基因测序的修补工作，研究的是基因的增删问题。”

 

这项实验选择的人体对象来自中国、日本、尼日利亚和美国，一共包括270名健康的成年人。  

经过多个科学小组的共同努力，发现人体中有大约3000个基因出现DNA片断副本的变种。这些变异影响了人体的活动，包括对疾病的免疫力。人类的差异性基因由先前的0.1％上升到了10％！近日，一份在《自然》杂志上新发表的研究结果引起了人们的普遍关注。但这震惊科学界的重大发现同样也遭到了业界质疑。

昨晚，早报记者致电国家人类基因组南方研究中心伦理委员会主任沈铭贤，记者向他讲述了这个研究结果后，他的第一反应就是：“啊？这不太可能吧？”

他告诉记者，五年前的一次跨国合作完成人类基因图谱，并指出人与人之间彼此的基因有99.9%都是相同的。但世界上的每个人都是不同个体，即使是双胞胎，也一定在某些方面存在差异。而决定这些差异性的就是这细微的0.1％的基因。

他跟记者打了个形象的比喻，这就好比世界上没有一片树叶的纹路是相同的一样，人类的基因也是同样道理。人类的基因结构图谱由30亿个字母组成，在专业领域也叫碱基对。这些字母进行不同的排列组合，形成了我们通常所说的基因。

“在此之前我还没有得到过这方面的信息，所以对此不方便说什么。”沈铭贤表示，他对这一结果持怀疑态度，要等相关内容在权威的杂志或网站发表后，才能对结果进行评述。

不过，他同时也表示，如果这个结果属实的话，“这当然是人类历史上的一个非常重大的突破。这样的话人与人之间的基因差异就更为明显，不同的基因之间进行的组合，会产生更多样化的基因类型，这样，对人类进化非常有利。”

长久以来，人们一直认为个体之间基因组没有什么差异，99.9％都是相同的。最近霍华德休斯医学院（by Howard.Hughes.Medical.Institute；HHMI）国际研究学者Stephen.W.Scherer带领的研究小组发现，至少10％的人类基因能够改变它们的DNA序列拷贝数，彻底改变了这个常识。

基因经常以双拷贝形式出现，一半来自于父母。Scherer等发现大约2900个基因（>人类基因组总基因数的10％）的特异DNA片段拷贝数不同。不同拷贝数影响基因的活性，最终影响有机体的功能。

为了更清楚这些变异（variation）对人类进化和疾病的影响程度，Scherer研究小组比对了人类基因组遗传整合图谱（HapMap）中收集的270名亚洲、非洲、欧洲血统的人类DNA样本（这些样本曾经用于寻找基因组中变化的单核苷酸），搜索复制和丢失的基因数量，研究人员将此称拷贝数多态性(copy.number.variation；CNV)。研究结果刊登于11月23日Nature。

Scherer是多伦多大学、多伦多儿童医院的一名遗传学家，他率领的研究小组利用以微列阵为基础的基因组扫描技术寻找CNV，这种技术能够寻找至少1000个碱基或者核苷酸中的变异。结果发现每个样本中平均有70个250，000核苷酸左右长度的CNV。总共鉴别出1447个不同的CNV，跨越了12％的基因组，每个染色体的6－19％都由CNV组成，这比以前所能想象的要广泛的多。这种变异不仅频繁而且程度惊人。“我们找到了缺失的DNA片段，一些长达百万核苷酸，另一些只有几个核苷酸长，”Scherer说，“过去我们认为如果出现如此大的变异，一定是患病了。但是现在我们发现每个人都有这种（拷贝数）变异。”

研究小组发现至少16％的已知疾病相关的基因，如DiGeorge、Angelman、Williams-Beuren、Prader-Willi ; syndromes等稀少疾病的相关基因和精神分裂症、白内障、脊肌萎缩症、动脉硬化症等疾病的相关基因都出现在这些CNV中。

在11月23日发表的Nature文章中，Scherer等还将两份基因组图谱——Celera.Genomics私人公司提供的图谱和人类基因组计划提供的图谱作了比对，发现上千种差异。“其他人已经（比对了这两份人类基因组图谱），”Scherer说，“但是他们将这些不同大部分归咎于测序错误。他们不相信所见到的这些变化与测序所用的DNA样本有关”许多差异确实是真实的。

Scherer指出个体基因组序列——对于个体诊断、治疗和预防疾病来说并不遥远。“（对比人类基因组序列以后）就更想知道（个体测序）会得到什么，”他解释说，“文章告诉我们这是很复杂的。”为了挖掘人类基因组图谱更深层次的价值，研究人员首先应该清楚图谱中丢失了什么，存在多少变异。Scherer说，“我们的运算法则很精微，但如果不重新比对的话很难发现新的东西。”

整个人类基因组据说有30亿个核苷酸。Scherer在对比Celera和人类基因组测序结果时，发现3千万个核苷酸并不具有代表性，或者拷贝数不同或者方向不同。发现丰富的DNA变异为研究遗传疾病开辟了新的视野。许多研究人员一直关注小的变异，比如单核苷酸多肽性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）。Scherer说可能如此，但一些疾病更有可能是一段基因的拷贝出现变异引起的。实际上，最近已经有研究将一些变异与肾病、帕金森氏症、阿尔茨海莫氏症、AIDS的易感性联系起来。

这项发现也为进化提供了新的线索。“直到现在，我们研究进化或者是根据小的SNP变化或者是根据在显微镜下可见的大的染色体畸变（chromosomal ; alterations），因为这些都是可检测的，”Scherer说，“但是现在具有了一组全新的数百万核苷酸的中等程度变异。”

研究人员对人类遗传学的认识发生改变是可喜的，但是仍需要知道这些中等程度的变异意味着什么。假如你比朋友少了一百万个核苷酸，打球的时候会不会稍逊一筹呢？

 2006-11-30 新浪科技