H3非洲联盟为大规模基因组学研究提供了条件

2021年2月2日

黛博拉·博菲茨(Deborah Borfitz)

2021年2月2日 |非洲的人类遗传与健康(H3非洲)财团正在努力促进世界范围内的合作研究’作为世界第二大人口大洲,过去十年来它在34个国家/地区开展了48个项目,从而增强了基因组学的研究能力。临床遗传学家和医师科学家尼尔·汉查德(Neil Hanchard),医学博士,通过其在贝勒医学院的学术职位,例如参与了一项由H3Africa赞助的针对感染HIV和结核病的儿童的基因组研究,其主要研究者位于博茨瓦纳。

最近,汉查德(Hanchard)是H3Africa赞助的一项研究的高级作者之一,该研究发表于 性质 (DOI:10.1038 / s41586-020-2859-7)展示大陆’遗传变异的复杂性和多样性,这将支持未来数十年的研究。他说,即使是通过大规模的努力,例如非洲国家,以前也只对非洲个体遗传多样性的一小部分进行了调查。 1000基因组计划.

相对而言,遗传多样性水平高à汉查德说,鉴于其他国家在非洲的居住地,现代人类的故乡比世界上其他任何地方都更长,因此在其他人类学上具有人类学意义。从这个角度来看,研究团队在62个先前未报道的基因中及周围发现了自然选择的证据,这不足为奇。

汉查德说,新发现的变体主要存在于与病毒免疫,DNA修复和代谢相关的基因中。“我们认为这些遗传标记中的大多数都是相对较新的,可能会对非洲血统的人们的医疗保健产生一些影响。”

研究人员还观察到种群内部和种群之间祖先混合的复杂模式,同时有证据表明赞比亚可能是该大陆南部和东部的班图人迁徙路线的中间地点。尼日利亚中部一个民族的血统强烈暗示了东非历史性移民。

全基因组测序分析在13个非洲国家中的426位个体上进行。参与者代表了50个民族语言群体,其中包括以前未抽样的人群。

研究人员总结说,基因组的100多个区域可能是自然选择的,其中很大一部分与免疫相关基因有关。他们认为,病毒感染,除疟疾和昏睡病等知名的昆虫传播疾病外,还可能有助于塑造各地人口习惯饮食习惯并暴露于独特病原体的地区地理差异。

总而言之,研究人员通过比较公共存储库中的1000多个非洲基因组和100,000个其他基因组(外显子组聚合协会和基因组聚合数据库)发现了300万个新变异,其中大多数是在新采样的民族语言学群体中发现的。即使来自同一国家的人口之间也存在很大差异,这一观察结果完全不令人惊讶—汉查德说,至少对住在那里的人来说。

汉查德说,这意味着要对非洲人口进行测序,还有更多新的遗传变异等待发现。值得注意的是,这项研究主要是由当地的非洲研究人员使用当地的计算设施进行的,这表明该大陆现在具有大规模基因组学研究所需的基础设施和分析技能。

多样性很重要

汉查德说,当地人敏锐地意识到,追溯至撒哈拉以南非洲的班图语群体与尼罗撒哈拉血统的根源更多地源于东非,尽管两者都居住在乌干达。同样,尼日利亚’的人口中,与说现有数据库中代表的主要尼日尔-刚果语言的人相比,血统非常不同。

更好地表征非洲个体的基因组多样性可以帮助改进主要由欧洲或西方人群数据开发的疾病风险模型。汉查德指出,例如,心血管遗传风险模型尚未很好地转化为非洲人口或非洲血统人口。最终可能需要更高级的风险预测模型来关注不同亚人群中关注的变量。

汉查德说,使用测序技术来进行诊断的临床遗传学家需要知道哪些变体是罕见的,从而更可能引起疾病。涵盖整个非洲的多样性水平的数据库对于稀有疾病的诊断至关重要,特别是在具有非洲血统的个体中。

汉查德说,H3Africa研究的研究小组将把新发现的变体添加到现有数据库中,并开发一个独立的,针对非洲的数据库。想要查询自己的数据集的其他科学家可以访问测序数据,并且共享将根据H3Africa联盟建立的框架进行。

H3非洲联盟的成员为 性质 这项研究由非洲的24个机构组成,其中包括约翰内斯堡Wits大学的悉尼布伦纳分子生物科学研究所。这项研究由Zan共同领导é伦巴德(Lombard)是Wits和国家卫生实验室服务局(National Health Laboratory Service)的健康科学系人类遗传学系副教授。

研究就绪

汉查德说,H3Africa联盟已寻求赋予非洲当地研究人员权力,颠覆了局外人进行研究的历史范式,而又不进行任何形式的重建。该财团一直在与美国和英国的团体合作,以在该大陆上进行可持续的基因组和遗传研究,这对经济和人民的健康都有好处。 

汉查德说,由H3Africa赞助的项目产生的数据被用于开发微阵列基因分型芯片,该芯片已用于整个非洲大陆超过70,000个人的全基因组关联研究中。随着时间的流逝,该芯片将成为非洲人口中最有意义的遗传变异的越来越好的代理。

汉查德说,到2021年,H3Africa联盟将由美国国立卫生研究院,惠康基金会和非洲科学院资助,许多大型研究项目已经完成。这些项目的范围从撒哈拉以南非洲的2型糖尿病负担和心脏代谢综合征的危险因素,到免疫球蛋白基因多样性对艾滋病毒感染者抗体功能和听力障碍遗传学的影响。

研究还扩展到心理健康领域,包括卢旺达创伤和创伤后应激障碍的代际表观基因组学,以及婴儿基因表达对暴露于产前产妇心理应激的跨代影响的作用。

在人力资源方面,H3Africa联盟的项目都涉及硕士’博士和博士汉查德说,对基因研究过程进行过教育的学生。培训涉及道德和知情同意程序。

他补充说,所提供的物理资源包括南非基因型微阵列的设施以及尼日利亚和乌干达的更大测序仪的可用性,在先前的埃博拉疫情爆发和当前的COVID-19大流行中,这已被证明是有用的。