華大基因用14萬女性測序數據揭示中國人遺傳歷史與地理因素的關聯

撰文丨奚望

中國是一個擁有14億人口的多民族國家，針對全體中國人的群體遺傳學研究具有重大的科學價值。然而由於基因測序成本和樣本數量的限制，中國人口的群體遺傳特徵並未得到過充分的研究。

近日，華大基因的研究人員（徐迅、汪健等）與丹麥哥本哈根大學以及加州大學伯克利分校的研究人員合作在Cell期刊上發表了名為“Genomic Analyses from Non-invasive Prenatal Testing Reveal Genetic Associations, Patterns of Viral Infections, and Chinese Population History”的文章，藉助非侵入性產前檢測（NIPT）技術對超過14萬來自中國各地的女性進行了基因組測序和分析。他們利用這份大規模數據揭示了中國人遺傳歷史與地理因素的關聯，並發現了多個在中國人血液中富集的病毒類型。

非侵入性產前檢測（NIPT）的目的，是通過提取懷孕母親血液中的遊離DNA對胎兒進行21三體綜合徵的篩查。世界範圍內已有上千萬女性接受過這項檢測，其中6-7百萬來自中國。雖然樣本量巨大，但NIPT的測序深度通常只有0.06X-0.1X，與一般的全基因組測序（15X-30X）相差巨大。不過在相關研究的佐證下【1】，研究人員通過統計手段對基因型數據進行估計與填補，分析了來自中國31個省市自治區，36個民族女性的測序數據（由於華大基因擁有海量的NIPT的數據，所以大樣本就不是問題了）。他們從中發現了約9百萬可靠的單核苷酸突變位點，其中有超過20萬不存在於已有的數據庫中。

研究人員對所有樣本的基因型進行了主成分分析（PCA），他們發現在漢族人口中，人們居住地緯度的不同伴隨著顯著的基因差異，而東西部人口間的差異則並不明顯。這可能是因為我國存在大量人口向西部遷移造成的。相比漢族內部，各少數民族與漢族間的基因型差異更為明顯，其中差別最大的包括來自新疆的維吾爾族、哈薩克族和來自內蒙古的蒙古族。來自中部的回族，西南的彝族和南方的壯族、布依族攜帶的基因變異也與漢族非常不同。而由於歷史原因，滿族人的遺傳信息則和東北方漢族人接近。

作者接著比較了漢族和世界其它主要民族的基因相似度。他們發現西北和中西部中國人同歐洲人（CEU）較為相似，其中相似度最高的來自新疆、甘肅、青海和寧夏等地。作者認為這與河西走廊在漢代絲綢之路中扮演的重要地位有關。而新疆、西藏、海南、雲南和廣西等地的人口基因型同印度人存在相似性。作者還使用統計方法對漢族內部的基因型選擇進行了推斷。他們發現LILRA3、CR1、 FADS2、 DOCK9、 ABCC11和IGH基因簇伴隨居住地緯度的不同存在明顯的差異。這些基因同免疫反應，躁鬱症和飲食相關。一些ClinVar數據庫收錄的疾病關聯等位基因也呈不同的地域分佈。

而後，作者使用全基因組關聯（GWAS）分析對基因型和表型間的相關關係進行研究。他們首先選取身高和BMI指數作為目標表型，並分別發現了48個和13個基因組位點與之顯著相關，其中有41個和10個都曾被報道過，證明了用低測序深度的大樣本數據做關聯分析也能得到可靠的結果。隨後作者選用了生育年齡和雙胞胎懷孕這兩個錶行來研究受孕與基因型的關聯。他們發現了一個在

最後，作者對這些NIPT血液樣本中的病毒組成進行了調查。血液病毒研究是病毒流行病學的重要部分。有趣的是，這些中國樣本血液中的病毒種類和豐度同歐洲人很不一樣。乙肝病毒（HBV）和B19微小病毒在這些樣本中丰度很高，人類皰疹病毒7型則含量很少。作者發現基因組上MLC1- MOV10L1區域裡的一個SNP同人類皰疹病毒-6A/B的存在具有很強的關聯。MOV10L1基因是一個結合PIWI RNA的解旋酶，作者認為對這個基因活性的抑制可能會給人類皰疹病毒-6A/B的侵入提供更佳的環境。同時，血液病毒的分佈也呈現出不小的地域差異，如HBV病毒在南方的分佈相比北方更為廣泛。

參考文獻

1. Pasaniuc B, Rohland N, McLaren P J, et al. Extremely low-coverage sequencing and imputation increases power for genome-wide association studies[J]. Nature genetics, 2012, 44(6): 631.

BioArt，一心關注生命科學，只為分享更多有種、有趣、有料的信息。關注請長按上方二維碼。投稿、合作、轉載授權事宜請聯繫微信ID：fullbellies 或郵箱：[email protected]

閱讀更多 BioArt 的文章

關鍵字: 備孕 哥本哈根大學 地理