西湖大学科研团队在人类基因组研究领域取得重大突破。由杨剑教授领衔的研究组联合国内外合作伙伴,开发出基于泛基因组的联合组装技术(PIGA),成功构建出包含1116个二倍体基因组的全球最大规模人类泛基因组图谱。这项成果不仅填补了传统基因组研究的空白,更在遗传疾病诊断领域开辟了新路径。
自2003年人类基因组计划完成以来,全球科研界长期依赖单一参考基因组开展研究。但这种"标准模板"存在显著缺陷:其未能涵盖人类群体中约13%的遗传信息,导致对个体差异的解释力不足。传统泛基因组研究虽尝试突破,但受制于三代测序技术的高昂成本,样本规模始终难以突破百人级别,无法全面反映人类遗传多样性。
研究团队创新性地采用二代与三代测序技术混合策略,通过二代测序确保数据准确性,三代测序构建基因组框架,在保证质量的同时将成本降低至传统方法的三分之一。这种技术组合使大规模基因组组装成为可能,最终构建的泛基因组错误率控制在五万分之一以下,达到国际领先水平。
新发现的遗传信息中包含2620万碱基对的功能性元件,这些区域参与蛋白质合成和基因表达调控。研究团队绘制的变异图谱涵盖3540万个小变异,并首次系统解析了结构变异、串联重复序列等复杂变异形式。特别值得关注的是,科研人员定位到3256个影响基因表达的关键变异位点,为阿尔茨海默病、癌症等复杂疾病的遗传机制研究提供了重要线索。
"大样本量是解析罕见病的关键。"杨剑教授指出,传统研究常因样本不足而忽视低频变异,新方法使复杂变异的检出率提升3倍以上。以脊髓性肌萎缩症为例,新发现的调控变异可解释约5%的未知病例,为临床诊断提供了新的分子标记。
这项研究还修正了传统基因组4亿余碱基对的缺失信息,相当于为生命"地图"补全了13%的关键区域。这些新序列分布在基因组的"暗物质"区域,包含大量非编码RNA和顺式调控元件,可能参与细胞分化、免疫应答等核心生命过程。目前研究团队已建立公开数据库,全球科研人员可免费获取相关数据用于疾病研究和新药开发。











