论文标题：Human pangenome: far-reaching implications in precision medicine

期刊： Frontiers of Medicine

作者：Yingyan Yu, Hongzhuan Chen

发表时间：8 Dec 2023

DOI：10.1007/s11684-023-1039-1

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导 读

上海交通大学医学院附属瑞金医院于颖彦和上海中医药大学陈红专在Frontiers of Medicine发表了评论文章《人类泛基因组：在精准医学中的深远意义》（Human pangenome: far-reaching implications in precision medicine）。本文梳理了人类泛基因组的发展历程，为精准医疗提供了更完整的遗传变异图谱，助力疾病易感性研究、种族差异解析及个体化治疗方案的优化。

2023年5月人类泛基因组参考联盟（HPRC）发布的首份泛基因组参考序列初稿，整合了47个遗传多样性个体的基因组数据，新增1.19亿碱基对常染色质多态性序列；同年6月，中国人群泛基因组联盟（CPC）进一步发布基于36个少数民族样本的116个高质量单倍型序列，补充了1.89亿碱基对新序列。这些突破揭示了传统单一参考基因组难以覆盖人类遗传多样性的局限，而泛基因组通过整合多群体遗传信息，为破解疾病易感性与种族差异提供了全新框架。

上海交通大学医学院附属瑞金医院于颖彦和上海中医药大学陈红专通过一篇评论文章，系统梳理了人类泛基因组的发展脉络及其对精准医疗的深远影响。

2023年恰逢DNA双螺旋结构发现70周年。1953年4月，沃森、克里克团队在《自然》发表论文，提出DNA双螺旋结构模型，其复制机制的阐明为基因解码奠定了基础。这一发现源于多方协作：伦敦国王学院富兰克林团队1952年拍摄的“Photo 51”X射线衍射图，为双螺旋结构的解析提供了关键依据。1977年桑格发明的第一代测序技术推动了1990年代人类基因组计划（HGP）的启动，中国科学家贡献了1%的测序工作，最终于2003年完成了90%以上基因组序列的测定。然而，受限于技术，初代参考基因组存在数百个缺口，且难以捕捉群体特异性变异。2005年二代测序技术的出现降低了成本，催生了对遗传多样性的深入探索，泛基因组研究应运而生（图1）。

图1 传统人类基因组研究与人类泛基因组研究的差异示意图

“泛基因组”（pangenome）概念源自希腊语“全部”，指物种内所有个体遗传物质的总和，包括核心基因（所有个体共有）、分布式基因（部分个体存在）和种群特异性基因（特定族群独有）。该概念2005年首次在链球菌研究中被提出，后扩展至植物与人类领域。2010年，中国科学家整合亚洲人和非洲人基因组，鉴定出约5 Mb参考基因组外的新序列，为人类泛基因组的构建奠定了基础。与微生物基因组相比，人类基因组数据量庞大，其研究依赖方法论的突破，包括高性能计算集群与自动化分析工具的开发。

泛基因组研究的核心挑战在于海量数据处理。上海交通大学和上海中医药大学团队联合开发的HUPAN自动化分析流水线，依托高性能计算实现了大规模全基因组数据分析，获2019年“中国生物信息学十大算法和工具”奖。技术层面，三代测序凭借长读长优势解决了二代测序的基因注释难题。在癌症研究中，该团队利用HUPAN分析185对汉族胃癌组织样本，构建了首个人类胃癌泛基因组，涵盖80.88 Mb未映射新序列，发现GSTM1、SIGLEC14等分布式基因在汉族人群中缺失频率显著高于西方人群，为胃癌种族易感性提供了遗传解释。更从新序列中预测14个新基因，其中GC0643定位于9q34.2位点，体外实验证实其可抑制癌细胞生长并促进凋亡，已被NCBI收录（GenBank: MW194843.1）。

泛基因组技术的成熟正推动个体化基因组时代到来。人类泛基因组参考联盟数据显示，人与人基因组差异约占0.4%，其中结构变异可能与疾病易感性密切相关。例如，汉族人群中SIGLEC14缺失可能削弱天然免疫，ACOT1缺失或通过脂肪酸代谢影响癌症的发生，部分变异与尼安德特人基因组重叠，为人类演化研究提供了线索。未来，基于泛基因组的“量体裁衣”式治疗将优化疾病诊断与药物选择，解释种族间发病率差异及药物反应的异质性，最终推动精准医疗进入全新的时代。

原文信息

标题

Human pangenome: far-reaching implications in precision medicine

作者

Yingyan Yu¹, Hongzhuan Chen²

机构

1. Department of General Surgery of Ruijin Hospital, Shanghai Institute of Digestive Surgery, and Shanghai Key Laboratory for Gastric Neoplasms, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200025, China

2. Shuguang Lab for Future Health, Shanghai Frontier Science Center of TCM Chemical Biology, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 201203, China

通讯作者

Yingyan Yu, Hongzhuan Chen

引用这篇文章

Yingyan Yu, Hongzhuan Chen. Human pangenome: far-reaching implications in precision medicine. Front. Med., 2024, 18(2): 403-409

https://doi.org/10.1007/s11684-023-1039-1

https://journal.hep.com.cn/fmd/EN/10.1007/s11684-023-1039-1

https://link.springer.com/article/10.1007/s11684-023-1039-1

期刊简介

Frontiers of Medicine是中国工程院院刊，由教育部主管，高等教育出版社、中国工程院与上海交通大学医学院附属瑞金医院共同主办。期刊聚焦医学前沿领域的学术进展，关注国际研究热点与中国优秀研究成果，主编为陈赛娟院士、张伯礼院士和王小凡院士。主要报道领域涵盖临床医学、基础医学、转化医学、流行病学、公共卫生、中医药学和人工智能医学等，刊载文章类型包括Research Article、Review、Perspective、Editorial、Case Report、Comment、Letter等。

期刊已被SCI、PubMed、Scopus、中国科技核心期刊、中国科学引文数据库（CSCD）核心库、第三批临床医学领域高质量科技期刊分级目录T1级、化学文摘数据库（CAS）等权威数据库收录，在2025中国科学院文献情报中心期刊分区表医学大类中位列二区。

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