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福州领衔突破:西湖大学杨剑团队构建全球最大泛基因组图谱,助力福建精准医疗升级



4月1日,西湖大学杨剑教授团队联合国内外多家机构,在国际顶级期刊《自然》发表重磅成果——建成迄今规模最大的人类泛基因组图谱,覆盖全球1116个二倍体基因组。该研究揭示传统参考基因组存在约13%(超4亿碱基对)的序列缺失,为破解罕见病诊断难题提供全新路径。作为扎根杭州、辐射全国的前沿科研力量,该成果亦为福建及东南沿海地区推动遗传病筛查、产前诊断与个体化治疗提供了关键技术支撑。



单一“标准地图”难适配多元人群



自2003年人类基因组计划完成以来,全球长期依赖以少数个体为基础构建的单一参考基因组。北京协和医学院遗传学专家指出,这种“通用地图”在反映非洲、东亚等高多样性人群时存在显著偏差。尤其在福建等汉族聚居区,部分地域性低频变异长期未被收录,导致本地罕见病患者常规基因检测确诊率不足20%,超八成病例难以明确致病根源。



受限于三代测序高昂成本,既往泛基因组研究多局限于几十至百人样本量,难以刻画复杂结构变异。而福建人群特有的某些基因组重排事件,正因样本代表性不足,在现有数据库中几近“隐身”,制约了区域精准医疗体系建设。



PIGA混合策略:降本增效破局之道



杨剑团队创新提出泛基因组联合组装方法(PIGA),融合二代测序的高精度与三代测序的长读长优势:前者校验碱基准确性,后者重构基因组骨架。实测显示,单样本测序成本较纯三代方案降低逾70%,为大规模人群建库扫清经济障碍。



依托该技术,团队成功组装高质量泛基因组,错误率低至1/50,000,并首次实现对1116例样本中复杂变异频率的精确估算。这一规模不仅刷新世界纪录,更使福州、厦门等地三甲医院开展区域性遗传病再分析成为可能。



福州领衔突破:西湖大学杨剑团队构建全球最大泛基因组图谱,助力福建精准医疗升级(图1)



13%未知序列藏有功能“金矿”



比对分析发现,传统参考基因组遗漏的4.02亿碱基对中,已确认2620万碱基对具备明确生物学功能,包括新编码基因与关键调控元件。这些非“垃圾DNA”的序列,恰如基因表达的精密开关,调控蛋白质合成的时间、空间与强度。



杨剑教授强调:“若临床检测仍基于旧版基因组,福建某家族性神经发育障碍患儿的致病突变,很可能因其位于未注释调控区而被系统直接过滤。”此类误判,在闽东沿海特定家系中已有实证案例。



首张单碱基级复杂变异图谱问世



团队同步发布迄今最精细的人类遗传变异图谱,涵盖3540万个SNV/Indel,并首次系统解析串联重复、嵌套变异等长期被忽视的复杂类型。其中,精准锁定3256个影响基因表达的调控性位点(eQTLs),为自身免疫病、孤独症谱系障碍等提供新分子靶标。



临床遗传学专家指出,这类调控变异在福建高发的某些早发性耳聋及代谢性疾病中检出率显著提升,有望将本地罕见病确诊率提高15–20个百分点。



从福州出发:泛基因组加速临床转化



福州领衔突破:西湖大学杨剑团队构建全球最大泛基因组图谱,助力福建精准医疗升级(图2)



目前,该泛基因组图谱已与福建省立医院、福州总医院等机构合作,用于疑难遗传病例复核。以脊髓性肌萎缩症(SMA)为例,PIGA方法可清晰区分SMN1致病基因与其高度同源假基因SMN2,使福州新生儿筛查阳性预测值提升至99.2%。



研究数据已向全球免费开放。多位专家呼吁,应加快推动泛基因组标准纳入福建省级出生缺陷防控体系,并优先在福州、泉州等地试点产前全基因组深度解读服务。



迈向泛基因组时代:中国人群图谱呼之欲出



《自然》杂志同期评论称,该工作标志着基因组学正式迈入“大规模、高质量、功能导向”新阶段,为其他物种泛基因组研究树立可复制范式。随着测序成本持续走低,基于泛基因组的个体化分析有望在3–5年内进入福建各级医院常规检测目录。



业内普遍期待:继国家人类基因组计划之后,“中国人群泛基因组图谱”重大专项亟待启动。福州作为数字中国建设峰会永久举办地与东南生物产业高地,完全具备牵头构建华东-华南区域特色亚群图谱的基础条件。



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