普通狨猴（华大基因供图）
我国科学家为主导，中外科学家共同合作，以狨猴为模式，首次用新方式对该非人灵长类动物全基因组数据进行分析和组装，为高质量基因组分析找到了新方法。该成果于4月28日发表在著名学术期刊《自然》杂志。
“掌中宝”与人具有许多共同特征
普通狨猴是生活在巴西东北部大西洋沿海地区热带地区的一种小型猴子。成年的狨猴只有手掌大小，是世界上体型最小的灵长类之一。
狨猴与人都属于简鼻亚目，但人类以及其他猿类是起源于亚洲和非洲的旧世界猴，而狨猴则是起源于拉丁美洲的新世界猴。新旧世界猴在形态上有很多显著的差别，例如身体大小、鼻孔的形态、牙齿数目等，而身体大小在狨猴亚科体现得尤为显著，这也成了它们在实验室饲养的一个重要优势。
另外，不同于旧世界猴的繁殖特点，狨猴的寿命比较短，性成熟时间也较短，生育双胞胎的概率非常高，因此可以为实验室提供非常充足的样本资源。
本次研究涉及到的普通狨猴，是原产地在南美的小型灵长类哺乳动物，为医学研究常用的模式动物。
“狨猴与人类在解剖学、生理学和药物代谢方面具有许多共同特征，因此能开发出多种医学研究模型。这些模型可以应用到神经退行性疾病、生殖生物学、药物动力学及药物的毒性筛查、干细胞研究、自身免疫性疾病、感染性疾病等多方向的研究中。”论文第一作者，深圳华大生命科学研究院和哥本哈根大学联合培养的博士生杨琛涛进一步解释说，解读狨猴高质量遗传信息，这对于推进人类疾病研究非常重要。
新方法获取两套完整染色体
对于一个物种来说，其基因组包含了它们所有遗传信息，是遗传学研究的最重要和最基础的数据。我们人类和其他哺乳动物一样都是二倍体生物，拥有的两套染色体，一套来自于母亲，一套来自于父亲。然而，目前的大多数基因组研究往往只能得到一套父母本遗传信息混合的基因组，即同一条染色体中某一段的序列来自于父本，而另一段的序列来自于母本，类似于由两种颜色拼成的马赛克图案。这样会导致我们在检测变异位点的时候，丢失掉变异位点之间的连锁关系，即不知道这些突变是以何种组合方式遗传到子代。
子代个体的两套染色体一套来自于母亲，一套来自于父亲。传统组装策略获得的是遗传信息混合的基因组，新策略则可以通过父母本特异的序列得到遗传自父母本的两套完整的基因组数据。（杨琛涛和周旸 绘）
“我们在狨猴基因组测序中首次尝试了新的方法。”论文共同第一作者、深圳华大生命科学研究院副研究员周旸表示，利用被测个体的父母本的测序数据进行遗传信息区分，我们的算法可以完美地将两条同源染色体分别组装出来。这样，就能获得全部染色体的遗传数据，这是一个很大的进步。相关的方法，未来可以应用到包括人类在内的更多物种的分析中。
“得益于新的高质量染色体数据，我们终于有机会能够对来自父亲和来自母亲的两套染色体进行直接地比较。”杨琛涛表示，如果考虑到所有类型的遗传变异，目前一般得出的杂合率结果被远远低估了。另外，有意思的是，来自父亲的种系突变是来自母亲的两倍。这可能与卵细胞和精子的形成过程中细胞发生复制分裂的次数不同有关。
周旸补充说，我们发现了狨猴Y染色体的特殊演化区域，也找到一些其他的有趣基因。比如说，我们发现大部分与大脑相关的基因在人和狨猴之间是高度保守的，这一定程度上解释了狨猴可以作为研究人类神经疾病模式物种的遗传学基础。我们也发现了一些在狨猴中和它们身体大小、繁殖特征、饮食习惯相关的基因受到了正选择。这些发现扩展了之前的一些研究结果，增加了我们对狨猴物种本身的了解。
或为医学研究提供重要遗传数据
2021年是人类参考基因组草图序列公布20周年，但如何构建参考基因组序列仍是当前基因组研究的重点攻关领域。尤其是近几年，对基因组序列功能的研究对获得更高质量基因组提出了的新要求，完美参考基因组序列的定义也一直随着测序技术发展而更新。在此我们对二倍体物种完美基因组序列提出了新的标准，即二倍体细胞中的两套基因组应分别独立组装到染色体水平并含有极少的测序漏洞。
“本次研究我们论证了实现这一目标的可行性。”该研究的通讯作者，深圳华大生命科学研究院、中国科学院昆明动物研究所及丹麦哥本哈根大学的张国捷教授说，高质量的狨猴基因组也利用这个物种作为动物模型的医学研究提供重要遗传数据。
通过对狨猴这个生物医学模式物种的基因组测序和组装，展示了新的测序组装技术极大的潜力，可以为科学家提供一个非常精准的基因组数据支持，在此基础上可以进行更为精细的疾病相关研究。
人类基因组学在未来20年将走向何方？主要期望指的是精准医学的实施，该医学利用遗传信息根据每个人独特的遗传特征来定制干预措施，以预防和治愈从精神疾病到癌症的疾病。
“所以我们预测这种新技术会有很大的用武之地。”杨琛涛表示，目前，狨猴已作为动物模型用于多种生物学研究，并开发出各种神经疾病模型，针对包括狨猴、猕猴在内的非人灵长类基因修饰动物的研究，逐渐成为新的研究热点。
来源：中国科普网
作者：胡利娟
编辑：毛梦囡
审核：王飞
终审：陈磊
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