重磅！多篇Nature揭示調節人基因表達的基因組圖譜

圖片來自Darryl Leja/NHGRI

接受美國國家衛生研究院（NIH）資助的研究人員繪製出記錄人DNA中影響基因表達的序列片段的詳細圖譜。這種影響基因表達的方式是一個人的基因組產生可觀察到的性狀如頭髮顏色或疾病風險的一種關鍵的方法。對個人的基因組變異如何導致生物學差異（如人組織和細胞的健康狀態和患病狀態）感興趣的科學界而言，這種圖譜是一種至關重要的資源。

這種圖譜是基因型-組織表達聯盟（Genotype-Tissue Expression Consortium, GTEx）的研究成果。GTEx成立的宗旨在於記錄基因組變異如何影響基因開啟和關閉。

美國國家基因組研究所（National Human Genome Research Institute, NHGRI）GTEx項目主任Simona Volpi博士說，「GTEx的獨特之處在於它的研究人員探究了基因組變異如何影響不同人甚至同一個人的單個組織中的基因表達。」

根據Volpi博士的說法，在此之前，在GTEx使用的規模上不存在資源來讓研究人員研究肝臟中的基因表達如何可能與肺部或心臟中的存在差異，以及這些差異如何與個人中的遺傳性基因組變異存在關聯。

參與GTEx的研究人員收集了來自屍檢、器官捐獻和組織移植項目的53多種不同的組織類型（包括大腦、肝臟和肺部）的數據。這些組織來自大約960名供者。

美國國家精神衛生研究所（National Institute of Mental Health, NIMH）GTEx項目主任、神經科學與基礎行為科學部門副主任Susan Koester博士說，「GTEx完全依賴於在親人死後選擇捐獻生物樣品用於研究的家庭。對他們提供的這些珍貴的樣品，GTEx的研究人員深表感激。」

GTEx會繼續儲存收集的組織樣品生物庫，並且提取這些樣品的DNA和RNA以供獨立的研究人員在未來開展研究。這些匯總的數據可通過GTEx門戶網站獲得，而且近期發布的這些原始數據已被提交給基因型與表型資料庫（Database of Genotypes and Phenotypes, dbGaP）。dbGaP記錄著探究對錶型（物理特性或疾病狀態）的基因組貢獻的研究結果。

GTEx是在2010年發起的，在2017年夏季結束。它得到了美國國家衛生研究院共同基金（NIH Common Fund）的資金資助，由NHGRI、NIMH和美國國家癌症研究所（National Cancer Institute, NCI）進行管理。NHGRI、NIMH和NCI都是NIH的一部分。

作為如何使用這種圖譜的一個例子，這些研究人員描述了來自449人的44種不同人組織中表達數量性狀基因座（expression quantitative trait locus, eQTL）定位（eQTL mapping）的結果。eQTL是基因組中導致基因之間和個人之間的基因表達差異的一小部分。通常來說，鑒定eQTL的方法是對遺傳不同的個人的基因組進行測序來確定這些人之間的基因組變異，接著確定每個基因的表達量，最後確定哪些基因變異體與基因表達水平相關聯。

這些研究人員首次利用GTEx數據記錄了人基因組中的所有已知的eQTL。GTEx數據將有助研究人員理解基因在多種組織中如何表達的機制，這最終有助於我們更好地了解基因在疾病中如何遭受調節異常。GTEx數據也能夠被用來更好地理解導致健康個人之間產生差異的基因表達變化。

儘管GTEx工程正式結束，但是未來的工作計劃已在開展中。一項始於2013年的被稱作增強GTEx（Enhancing GTEx, eGTEx）的工程將基因表達研究與其他的測量（如蛋白表達）相結合，從而對GTEx進行擴展。正如GTEx工程中的那樣，eGTEx工程正在這些相同的組織中開展，從而提供更加豐富的整合著我們的基因組在生物學意義上如何發揮功能的複發性的資源。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：

1.GTEx Consortium, Lead analysts:, Laboratory, Data Analysis & Coordinating Center (LDACC) et al. Genetic effects on gene expression across human tissues. Nature, 550(7675):204–213, doi:10.1038/nature24277.

2.Meng How Tan, Qin Li, Raghuvaran Shanmugam et al. Dynamic landscape and regulation of RNA editing in mammals. Nature, 550(7675):249–254, doi:10.1038/nature24041.

3.Taru Tukiainen, Alexandra-Chloé Villani, Angela Yen et al. Landscape of X chromosome inactivation across human tissues. Nature, 550(7675):244–248, doi:10.1038/nature24265.

4.Xin Li, Yungil Kim, Emily K. Tsang et al. The impact of rare variation on gene expression across tissues. Nature, 550(7675):239–243, doi:10.1038/nature24267.

5.eGTEx Project. Enhancing GTEx by bridging the gaps between genotype, gene expression, and disease. Nature Genetics, Published online 11 October 2017, doi:10.1038/ng.3969.

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