全部脊椎動(dòng)物基因組測(cè)序再上路

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來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)

2018-09-27

為了獲得更多的關(guān)注和支持，研究人員迫切希望對(duì)所有脊椎動(dòng)物的基因組進(jìn)行測(cè)序。近日，科學(xué)家正式啟動(dòng)了脊椎動(dòng)物基因組計(jì)劃（VGP），發(fā)布了14個(gè)物種的15個(gè)高質(zhì)量基因組。但該計(jì)劃仍遠(yuǎn)未籌集到所需資金，以記錄地球上約6.6萬種脊椎動(dòng)物的基因組。

這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行了3年，其前身是2009年啟動(dòng)的基因組10K計(jì)劃（G10K），后者旨在破譯1萬種脊椎動(dòng)物的基因組。G10K產(chǎn)生了大約100個(gè)基因組的數(shù)據(jù)，但并不是很詳細(xì)，部分原因是測(cè)序成本太高。

然而，如今高質(zhì)量測(cè)序的成本已降至每10億DNA堿基不到1.5萬美元，這使破解脊椎動(dòng)物基因組成為可能。G10K聯(lián)合創(chuàng)始人、美國(guó)加州大學(xué)圣克魯斯分校計(jì)算生物學(xué)家David Haussler說：“我們?cè)J(rèn)為‘基因組’并不適合進(jìn)行深入研究。但我認(rèn)為我們已經(jīng)到了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。”

G10K負(fù)責(zé)人、美國(guó)紐約洛克菲勒大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Erich Jarvis補(bǔ)充說，從廣泛的脊椎動(dòng)物樣本中獲得精確的基因組將使研究人員能夠“解決以前無法回答的問題”。

但資金仍然是一個(gè)障礙。到目前為止，VGP已經(jīng)籌集了250萬美元，用于從脊椎動(dòng)物譜系的260個(gè)主要分支中選出一個(gè)有代表性的物種進(jìn)行測(cè)序。但Jarvis說，要實(shí)現(xiàn)測(cè)序所有6.6萬種脊椎動(dòng)物的目標(biāo)，需要大約6億美元。

在Jarvis于2017年執(zhí)掌G10K之后，他和英國(guó)威康桑格研究所的同事，以及德國(guó)馬普學(xué)會(huì)分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所的合作者，試圖與測(cè)序公司談判，開發(fā)新的協(xié)議和軟件，降低測(cè)序成本。其目標(biāo)是生產(chǎn)出負(fù)擔(dān)得起、高質(zhì)量的基因組測(cè)序數(shù)據(jù)，這些基因組足夠完整，可以將測(cè)序后的DNA堿基分組成單個(gè)染色體。Jarvis說，最終，VGP的目標(biāo)是生產(chǎn)出能超越人類和老鼠基因組完整性的基因組，這需要數(shù)十億美元的成本。

為了證明VGP的潛力，Jarvis和同事公布了15個(gè)高質(zhì)量的基因組。它們包括一種瀕臨滅絕的新西蘭鸚鵡、一種加拿大猞猁、一種新發(fā)現(xiàn)的墨西哥龜類和一種無腿兩棲動(dòng)物蚓螈，此外，還有兩種麗魚，以及斑胸草雀和鴨嘴獸的基因組數(shù)據(jù)改良。

VGP在數(shù)據(jù)上附加了一些字符串。雖然資助或運(yùn)營(yíng)該項(xiàng)目的研究人員可以無限制地獲得這些序列，Jarvis說，其他人將需要把研究局限在所有物種的一個(gè)基因上，或者只分析一個(gè)物種中不超過5個(gè)基因。這些限制預(yù)計(jì)將至少在未來兩年內(nèi)實(shí)施，旨在給VGP時(shí)間，讓他們發(fā)布對(duì)序列的全面分析。

但這種限制政策也可能引發(fā)問題。當(dāng)小麥基因組測(cè)序人員采用類似的分級(jí)訪問政策時(shí)，出現(xiàn)了一些危險(xiǎn)信號(hào)。這也促使一些競(jìng)爭(zhēng)團(tuán)隊(duì)搶在小麥團(tuán)隊(duì)之前公布自己的基因組數(shù)據(jù)。目前尚不清楚VGP的數(shù)據(jù)共享政策是否會(huì)引發(fā)類似的競(jìng)爭(zhēng)。

這些新測(cè)序數(shù)據(jù)是VGP第一階段的一部分，該階段試圖對(duì)266個(gè)物種進(jìn)行測(cè)序，至少包含每個(gè)脊椎動(dòng)物分支的一個(gè)成員——VGP的定義是在6000萬年前的一次大滅絕事件后幸存下來或建立起來的群體。目前，30個(gè)物種的測(cè)序工作正在進(jìn)行中。

該組織根據(jù)20個(gè)問題設(shè)定了物種優(yōu)先順序表，這些問題包括測(cè)序?qū)φ葹l危動(dòng)物的潛在貢獻(xiàn)等。加利福尼亞圣地亞哥動(dòng)物園保護(hù)遺傳學(xué)家Oliver Ryder說，在某些情況下，研究人員認(rèn)為確定脊椎動(dòng)物的基因組可以“降低滅絕的風(fēng)險(xiǎn)”。

VGP正在尋求政府和基金會(huì)的支持，但到目前為止，大部分資助都來自于個(gè)體科學(xué)家——他們自掏腰包破譯動(dòng)物遺傳密碼。Jarvis說，這些科學(xué)家正成群結(jié)隊(duì)地加入這個(gè)項(xiàng)目，VGP的任務(wù)清單中每周能新增6個(gè)新物種。VGP目前正在向公眾推廣這種眾包模式，并推出了一個(gè)“領(lǐng)養(yǎng)物種”計(jì)劃，希望每周能將新增物種的數(shù)量增加一倍。

VGP-G10K項(xiàng)目總監(jiān)Sadye Paez說，“我們希望VGP啟動(dòng)的消息能引起轟動(dòng)。”

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