Nature Methods | 生命演化研究中心张国捷教授受邀论述T2T基因组对生命演化和疾病研究的意义

今年4月，首个完整人类基因组序列T2T-CHM13发布，这是人类基因组学研究的一个新的里程碑。

应Nature Methods杂志邀请，2022年6月10日，良渚实验室、浙江大学生命演化研究中心张国捷教授和上海交通大学Bio-X研究院毛亚飞在Nature Methods上共同发表了题为A complete, telomere-to-telomere human genome sequence presents new opportunities for evolutionary genomics的文章，论述了T2T（端粒到端粒的完整基因组）对生命演化和疾病研究的影响。

从未知到已知

T2T-CHM13基因组的公布，补全了过去从未排序到的200Mb基因组结构和序列，特别是高度重复序列，这些序列总长占人类基因组8%。该基因组不仅比当前的人类基因组参考序列（GRCh38）更准确和完整，而且进一步提高了人类遗传变异的精准性研究，为后续的精准医疗提供了更优的参考序列。

除此之外，T2T的组装也使我们能够了解到灵长类动物演化中的结构变异，该文章以精神分裂症相关基因的演化历史为例，说明新的基因组序列第一次完整解释这些基因的详细演化历史，为理解人类精神分裂相关疾病的演化和发生机制提供了线索。

另外，文章建议在未来人类演化相关研究中，用T2T-CHM13替换现有的GRCh38参考基因组模版，将会带来更多的发现。
 

基因组演化研究展望     

目前除了人类以外，仅有少数物种的T2T参考基因组排序工作正在开展。T2T基因组将成为未来对各种物种基因组学研究的金标准。

一旦有更多的T2T完整基因组序列公布出来，我们将会解决很多棘手的问题，比如重复元素的功能和进化、染色体进化的分子机制、端粒重复序列的获得与丢失、基因的复制、性染色体的解码以及无参单倍体群体演化的研究等。

相关研究面临挑战     

不同物种之间差异巨大，要得到T2T完整序列，从样本获取开始就会面临很多困难。

不同物种的组装以及基因的完整注释需要大量的计算资源和人力成本。该文章还强调了无参比对对于未来多物种研究的重要性，且相关研究方法需要从算法上开始改进。

该文章最后指出：虽然相关研究仍面临众多挑战，但是我们相信随着测序技术的快速发展和计算工具的不断改进，T2T将对生命演化和疾病研究产生深远影响。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41592-022-01512-4