パンゲノムとは何か？科学者たちがその最初の草稿を公開した。

ヒトゲノム計画は 1990 年に開始され、史上最大の科学的取り組みの 1 つとして称賛されました。13 年にわたるこの計画では、約 20,000 個の遺伝子が特定され、研究者に現代医学を変革する遺伝子設計図が与えられました。医師は、まれな脚の痛みを単一の変異に関連付けるなど、遺伝情報を使用して病気や衰弱性疾患をより正確に診断できるようになりました。この研究は、すべての治療が個人に合わせて調整される精密医療の時代への希望ももたらしました。問題は 1 つだけでした。作業が実際には完了していなかったのです。

それは、人間が 99.9 パーセント同一だからだ。しかし、遺伝子の 0.1 パーセントの違いが、私たちの独自性を説明し、また、一部の人々が病気にかかりやすい理由も説明できる。90 年代のプロジェクトで作成された、単一のゲノムの 1 つのマップでは、人類の多様性を十分に表すことはできない。

本日ネイチャー誌に掲載された国際研究 より多様な遺伝子配列を解析することで、こうしたギャップを埋めようとしている。「私たちは、基本的な参照構造として、人間の多様性を多様かつ包括的に表現するために、ゲノミクスの基礎を再構築しています」と、カリフォルニア大学サンタクルーズ校ゲノミクス研究所の副所長で、本研究の主任著者であるベネディクト・パテン氏は言う。

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偏見を排除し、より包括的なゲノムデータを分析することで、遺伝学者は突然変異が人の遺伝子にどのように影響するかをより深く理解し、公平な医療の未来に近づくことができます。

パンゲノムとは何ですか?

この研究は、パンゲノム（単一種内の DNA 配列の集合）の作成に焦点を当てています。過去の研究は、より広範な遺伝子セットを表すはずの、少数の個人から構築された参照ゲノムに焦点を当てていました。一方、パンゲノムは、遺伝的多様性をより正確に反映するために、世界中の複数の人々から作成されます。

過去の遺伝学者たちが、より多くの遺伝子変異の配列を解析したくなかったわけではない。単にできなかったのだ。ロックフェラー大学ハワード・ヒューズ医学研究所の遺伝学教授で、この研究の共著者でもあるエリック・ジャービス氏は、1990年代から2000年代初頭の技術では、研究者は個人内および個人間でハプロタイプ（片親から一緒に受け継がれた遺伝子のグループ）間の大きな変異を観察することができなかったと語る。

パンゲノムの焦点は、世界中の人々の遺伝的差異を研究することです。ジャービス氏は、一部の突然変異はさまざまな特性や疾患と関連しているため、ゲノム変異について知ることは重要だと言います。たとえば、リポタンパク質 (a) 遺伝子は複雑な構造をしており、人間では配列が解読されていません。しかし、この遺伝子の変異は黒人の心臓病リスク増加と関連していることがわかっています。遺伝子全体を配列解読し、その変異を理解することで、医師はこれまで説明できなかった冠状動脈性心臓病の症例を再検討し、治療できるようになるかもしれません。

「この論文は、DNAが単なる文字の羅列ではないことを理解するのに役立ちます。DNAは構造的に組織化されており、その構造を持つ人間の多様性はゲノム機能と形質の多様性にとって重要です」と、カリフォルニア大学サンフランシスコ校で人間の集団多様性を研究している博士研究員で、この研究には関わっていないサラ・フォン氏は言う。

最初の草稿では何が明らかになるのでしょうか?

著者らは、遺伝的に多様な 47 人の個人に関するデータを収集しました。約半数がアフリカ出身で、残りは他の 4 つの大陸 (オーストラリアと南極を除く) の出身です。ゲノム情報には、1 億 1,900 万塩基対と 1,115 の重複 (遺伝子の DNA の一部が繰り返される突然変異) に関する情報が追加されました。予想どおり、遺伝子配列の 99 パーセント以上が個人間で類似していました。しかし、この新しいパンゲノム ドラフトに 1 パーセント未満の変異を含めることで、著者らは、特定された塩基対の 9,000 万が遺伝子の構造変化によって説明できることを発見しました。

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「ゲノムの単一で恣意的で直線的な表現を超えることで、パンゲノムリファレンスコンソーシアムの研究は、人類に存在する多様性をより正確に説明しています」と、ジョンズホプキンス大学の生物学助教授で、今回の研究には関わっていないが、最近、ヒトゲノムの初の完全な配列決定に関わったラジブ・マッコイ氏は言う。

最新のパンゲノムモデルにより、遺伝学者は見つけにくい遺伝子変異の検出と特徴付けが容易になる可能性がある。著者らがパンゲノムドラフトを参考にして別の遺伝子情報セットを分析したところ、構造変異が 104 パーセント増加した。また、比較配列の精度も向上し、変異エラー率が 34 パーセント減少した。

まだ進行中

パンゲノムの最初の草稿の作成は、この 2 部構成のプロジェクトの第 1 段階に過ぎません。第 2 段階は、著者らが他の国際的な研究者との協力関係を構築し、先住民文化のメンバーなど、ゲノムデータが少ない地域でコミュニティ アウトリーチを行うため、数年かかる予定です。

草案が完成してヒトゲノムの全体像が明らかになるまでには、数十年かかるかもしれない。フォン氏は、複数のヒトゲノムを比較する効率的な戦略の開発や、医療分野で遺伝子変異を検査するための具体的な計画など、取り組むべき課題がいくつかあると語る。

それでも、フォン氏は、その恩恵は努力に見合う価値があると語る。完全で多様なヒトゲノムを得ることで、遺伝学の研究方法が進歩し、病気の治療において人々の遺伝子がより十分に考慮される未来が生まれるだろう。