2020年9月9日
一项突破性的研究发表在自然在美国，一个国际研究团队已经表明，被称为串联重复序列的短重复DNA序列在扩展时，可以在自闭症谱系障碍(ASD)中发挥重要作用。由哈佛大学生病儿童医院该研究主要利用来自Illumina仪器的数据，研究了数千人的基因组，并首次表明，许多不同的串联重复扩增可能导致自闭症谱系障碍。
“这项研究表明，我们可以在大型关联研究中寻找这些重复的扩张，并发现之前被忽略的变体，”Illumina研究和技术开发高级首席科学家、论文的合著者Michael Eberle博士说。“我们在Illumina的角色之一就是为这样的研究开发软件。在今年早些时候发表的另一篇论文中，我们创建了一个叫做ExpansionHunter从头该公司在全基因组测序数据中寻找扩大的重复。”
串列重复序列是指两个或两个以上的DNA碱基对按顺序重复，长期以来，它们的扩展形式与亨廷顿氏症、渐冻症和大约40种其他疾病有关。然而，这是所谓的孟德尔疾病，由单一基因突变引起。在这项研究之前，很少有人知道这些类型的突变可能在复杂疾病中扮演什么角色，如自闭症谱系障碍。
为了填补这些信息，研究人员研究了超过17000个基因组，包括自闭症家庭和人口控制。通过使用ExpansionHunter Denovo和一种新的分析管道对全基因组序列数据进行比较，该团队在近2600个基因组区域中发现了重复扩增，这些区域在ASD人群中比对照组更常见。其中许多基因都是在与神经系统发育相关的基因中发现的，就像自闭症等脑部疾病一样。
“这些发现表明，多达2.6%的ASD风险可能是由重复扩张带来的，”Eberle说，“这大约等于先前已知的遗传贡献新创突变。”
因为这些扩展与参考基因组几乎没有相似之处，标准的生物信息学算法经常会遗漏它们。包括ExpansionHunter Denovo在内的研究人员设计的新方法让他们能够突出这些突变，并更好地了解它们是如何导致自闭症谱系障碍的。
虽然最初设计用于检测罕见和未诊断的遗传疾病的串联重复扩增，但ExpansionHunter Denovo已经在复杂性状的研究中发现了新的应用。Eberle指出，该软件可以检测到150个碱基对或更大的重复扩展。进一步的技术改进可能会产生更多的信息。
“在这项研究中，我们正在寻找极端突变事件，并发现了一个强烈的信号，”Eberle说。“这确实打开了一个想法，即较短的扩增，例如60个碱基对或更少，也可能与自闭症谱系障碍或其他疾病有关。”
这项研究也消除了之前对短读测序能否准确识别重复扩增的怀疑。事实上，由于成本的原因，短读技术可能为在大量人群中发现这些改变提供了前进的道路。
Eberle说:“这个工具允许我们挖掘数以万计的基因组来寻找这些信号。”“我们无法用其他技术做到这一点，因为它们无法产生这种水平的吞吐量。”
