Nature Genetics:大规模绘制猪的基因图谱


  发布日期: 2024年01月11日

  来源:AAAS

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Nature Genetics:大规模绘制猪的基因图谱

这听起来可能很奇怪,但我们实际上可以通过研究猪来更多地了解我们自己。

猪和人类非常相似。我们的器官、皮肤和许多疾病的发展方式在很大程度上是相同的。

因此,猪长期以来一直被用来开发和测试新药,尽管猪比大鼠和小鼠更大,更昂贵,更难以用于实验。

现在,猪作为实验动物可能变得更有价值,因为来自奥胡斯大学数量遗传学和基因组学中心的研究人员已经绘制出猪和人类之间最重要的遗传相似性。

研究人员不仅发现了人类和猪的相同基因;他们还在许多组织类型中发现了所谓的“转录组”。“基因组包括我们细胞DNA中发现的所有基因,无论是活跃的还是不活跃的,转录组包括我们体内不同类型细胞中活跃的基因,”新发现背后的主要研究人员之一Lingzhao Fang说。

“我们检查了猪34种不同类型组织中哪些基因是活跃的,以及它们是如何被调节的,并将其与人类的类似研究进行了比较。我们观察了从睾丸组织到皮肤细胞和各种脑细胞的一切”

“从来没有人进行过如此规模和全面的研究,我们希望新的知识可以在农业和制药行业发挥作用。”

更多来自RNA的有用知识

20多年前,一个由1000多名研究人员组成的小组成功地绘制了整个人类基因组图谱。在完成这个项目后,研究人员希望他们现在可以开发出几乎所有疾病的治疗方法,因为他们现在知道了代码并可以识别错误。

但事实并非如此。

研究人员很快发现,个体食谱中的基因与各种细胞类型中实际使用和翻译的食谱之间存在很大差异。

这也被称为基因型和表现型,表现型指的是可以在个体中观察到的特征或症状。由于转录组发挥了更大的作用,一个人可以有一种疾病的遗传倾向,而不会真正患上这种疾病。

换句话说,两个人,在理论上,有相同的疾病突变,不一定会生病到相同的程度。随着对转录组在各种疾病中的作用的更多了解,有可能开发出更好、更有针对性的药物。

这是Fang的研究结果在猪作为实验动物时可以发挥作用的一个领域。

猪更适合作为试验新药的动物。由于猪和人类的各种组织类型非常相似,实际上比我们想象的更相似,制药行业可以以更高的准确性测试猪新药的安全性,他说。

DNA, RNA和转录组

在每个人和猪细胞的中心,在一个小的细胞核内,是组成染色体的长而双链的DNA分子。这些链由几乎无穷无尽的四种小分子组成,我们将它们缩写为A、C、G和T。

这四个分子的序列构成了我们的基因。基因是四种分子的序列,它是蛋白质的配方。

然而,在细胞能够产生其DNA中有配方的许多不同蛋白质中的一种之前,序列必须被翻译。当两条DNA链在配方所在的地方展开时,一条所谓的RNA链就会与这个地方结合并复制组成基因的部分代码。简单来说,RNA是单链DNA。

RNA离开细胞核,将密码传送到细胞的蛋白质工厂——核糖体,在那里密码被翻译成蛋白质。

我们身体里的所有细胞都有相同的DNA,但DNA代码中被翻译和激活的部分因细胞而异。例如,肝细胞有比皮肤细胞更活跃的基因。并不是所有的RNA序列都将编码传递到蛋白质工厂。相反,一些片段附着在其他RNA序列上,以阻止它们被翻译成蛋白质,或者确保身体产生更多的有问题的蛋白质。

在特定类型的细胞中活跃的RNA序列被称为转录组。这就是研究人员在这个研究项目中一直在研究的内容。

还能帮助农业变得更环保吗

制药业并不是唯一可能从新结果中受益的行业。Fang表示,农业也可以利用这一结果来养殖减少气候影响的猪。

  • 以前从未有过对各种组织类型中活跃的基因进行如此全面的测绘。我们的研究结果使更精确地确定导致猪不同理想性状的遗传机制成为可能

  • 例如,使它们更加气候友好的特性。我们的图谱也为研究人员更精确地编辑猪的基因铺平了道路,并以这种方式在未来开发出全新的特性。由于我们现在对猪的广泛特征有了更多的了解,其他研究人员可以更容易地使用CRISPR等基因编辑技术来改变基因或插入具有更环保特性的新序列。

绘制其他动物的图谱

猪并不是首个绘制出转录组图谱的动物。几年前,他们从奶牛开始,并计划在未来几年绘制其他一些动物的地图。

“我们已经在进行一项关于鸡的研究。他说:“目前正在接受同行评审,但我们希望明年初发表。”

除了鸡、猪和牛,研究小组正在用同样的方法研究山羊、绵羊、马和鸭子。他解释说,最终目标不仅是使农业更加绿色,而且还要更好地了解基本的动物和人类生物学。

“一旦我们完成了这个项目,我们就对许多动物的生物学和进化有了更深入的了解。这些知识在其他领域也很有用,”他说,”例如,我们面临着人类和农场动物之间疾病传播的问题。我们绘制的地图可能为我们提供必要的知识,以限制和预防未来的疫情爆发。“

Fang之所以研究农场动物而不是野生动物,其中一个原因是很容易获得组织样本和大量数据。然而,所获得的知识也可以用于野生动物甚至灭绝的动物。

他总结道:“我们将对几种不同动物的生物学有一个基本的了解,这些动物都有基本以同样方式运作的野生表亲。”

 

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