20 か国以上の研究者グループが、これまでで最も包括的な霊長類の配列決定データセットを生成しました。
世界中の 233 種から 800 以上のゲノムが配列決定され、これは地球上の全霊長類種のほぼ半数と 16 科すべての霊長類に相当します。
この前例のない研究は、人類が霊長類の祖先からどのように進化したのかという長年の疑問への洞察を提供するだけでなく、ヒトの病気の治療、個別化医療の開発の推進、世界で最も絶滅の危機に瀕している種の保護活動の推進といった強力な期待ももたらしている。
ゲノムの配列決定とは、生物の DNA を構成する遺伝的「コード」の正確な順序を決定するプロセスを指します。コードは、長い配列を形成するさまざまな文字 (ヌクレオチドと呼ばれます) で構成されています。
ゲノムの配列を解析することにより、科学者は遺伝子、突然変異、形質、疾患、その他の生物学的特徴に関連する潜在的な遺伝的要因を特定することができます。
DNA配列決定技術の世界的リーダーの1つであるイルミナが率いるこのチームは、スペインのバルセロナにあるポンペウ・ファブラ大学進化生物学研究所およびバイエル医科大学とともに、「霊長類の遺伝学的分類を分類する」という目標を掲げて団結した。可能な限り広範な多様性を提供します」と、イルミナですべての霊長類のゲノム配列のデータ生成を主導したルーカス・クデルナ氏は述べました。
「その理由は2つあります」と彼は説明する。
絶滅危惧種を守る霊長類ゲノム
地球は深刻な生物多様性の危機に直面しており、233 種の霊長類の広範囲にわたる全ゲノム データは、生物多様性の損失がゲノム スケールでどのように反映されるかを理解するための強力な洞察をもたらします。
保全を目的とする場合、生き残った個体群のゲノム画像を取得することが「種の軌道を変える」鍵となり得る、とクデルナ氏は言う。
集団内の個体数が減少すると、ランダムな偶然により一部の遺伝的変異が失われる可能性があるため、種の絶滅はゲノムスケールで反映される可能性があります。言い換えれば、残りの個体は遺伝的にますます似てきます。
「自然界での直接観察はありませんが、これはこの種のゲノムの健康状態がそれほど良好な状態ではないことを示す非常に良い兆候です」とクデルナ氏は付け加えた。
しかし、「この絶滅の危機に瀕している個体群内に十分な遺伝的変異がある場合、個体群サイズの減少による初期の影響は、変異が少ない種ではそれほど深刻ではない可能性があります。」
霊長類のゲノムがヒトの病気の兆候を示す
この分析によって明らかになったもう 1 つの画期的な進歩は、人間の遺伝学に関連しています。
「私たち自身も霊長類であり、これらの霊長類の種のほとんどは私たちと比較的近縁です」とクデルナ氏はユーロニュース・ネクストに語った。
「私たちと他の霊長類の間で起こっている生物学的プロセスは、非常によく似ています。」
科学者たちはこれまでにすでに「数百万または数千万のヒトゲノム」の配列を解読している。しかし、これらの遺伝的変異のほとんど、および病気との潜在的な関連性についての理解は「非常に限られていた」とクデルナ氏は言う。
「実際、人間は地球上で最も多様性の少ない霊長類の一つです。したがって、これらの変異のどれが人間に偶然病気を引き起こしたのかを観察できる確率は非常に低いです」と彼は指摘する。
ヒトには多様性が欠如しているということは、臨床医がヒトゲノムを解読して新たな変異体に遭遇した場合、その変異が潜在的に有害であるために珍しいのか、それともこれまで観察する機会がなかったために珍しいのかを判断するのが難しいことを意味している、と同氏は述べた。言った。
なぜ人間は遺伝的にそれほど多様ではないのでしょうか?
遺伝的多様性に最も大きく寄与するのは、種の長期的な人口統計の歴史である、とクデルナ氏は説明する。そして人類にとって、この歴史は一連の「ボトルネック」によって定義されています。
この文脈において、ボトルネックとは、自然災害、生息地の喪失、病気の発生、人間の活動などの劇的な出来事によって引き起こされる個体数の大幅な減少を指します。ボトルネック事象が発生すると、人口の大部分が失われ、生き残って繁殖する個体群が少なくなり、その結果、遺伝子構造の多様性が低下します。
人類の歴史における最近の最も重大なボトルネックの 1 つは、「約 5 万年前にその種がアフリカ (人類が最初に出現した場所) から移動し、世界の他の地域に住み始めたときです。」少数の個体のみが移住したため、彼らは多様性のサブセットのみを伝え、その後の世代にそれが受け継がれました」とクデルナ氏は言います。
ヒトの多様性の壁を乗り越えるために霊長類のゲノムを解読することは、科学者たちがついに研究することができた強力なツールである。「ヒトはゲノムレベルではあまり多様性がないかもしれないが、ヒト以外の霊長類は多様性に富んでいる」とクデルナ氏は言う。
はるかに多様な非ヒト霊長類のゲノムを大規模に分析することで、科学者は悪性ではない遺伝子変異を無視し、ヒトの危険な変異を特定するのに役立てることができる。
「他の霊長類種に共通するものとして観察することで、何百万ものヒトの突然変異を良性として分類することができ、その後、この情報を利用してPrimateAI-3Dを訓練し、残りのすべての突然変異の病原性を予測することができます」とクデルナ氏は説明し、「それらは非常に確実である」と付け加えた。 」 ヒト以外の霊長類の良性突然変異はヒトでも良性であるということです。
全霊長類種のほぼ半数のゲノムを解読した後、研究チームはその結果を AI アルゴリズムに入力しました。
「ChatGPT のように考えることができますが、ゲノム レベルでは、より深く理解したいヒトゲノム内のバリアントをクエリとして導入します。そしてそれは本質的に、この亜種がどれほど有害であるかの解釈を与えてくれます」とクデルナ氏は言います。
「この実験の結果を利用して、どの遺伝子変異が潜在的に有害であるかを予測することができます」と彼は述べた。
疾患の原因となる良性変異を正確に識別し、ゲノム規模で遺伝子変異を解釈することは、「個別化されたゲノム医療の可能性を実現するための有意義な最初の一歩」となるだろうと著者らは論文で書いている。一連の論文科学雑誌 Science および Science Advances に掲載されました。
「私たちの研究は、バリアント解釈分野における重要な課題の 1 つ、つまり、大規模な機械学習モデルを効果的にトレーニングするための十分なラベル付きデータの不足に対処しています。」
ヒト以外の霊長類のゲノムの大規模なサンプルの配列を決定するのになぜこれほど時間がかかったのでしょうか?
それは単にテクノロジーが現在十分に進歩しているからだとクデルナ氏は言う。
「ゲノム配列決定は現在非常に利用しやすいものになっており、数年前ですらまったく想像もできなかった規模でこの種の研究を行うことが可能になっています。」
アクセシブルなシーケンスを実現するための道のりは次のとおりです。数十年。 10年前、研究者がヒトゲノムを解読するのにかかる費用は約1万ユーロだった。数年前には、その数は約1,000人まで減少しました。によると、現在、その額は約600ドル（557,89ユーロ）となっている。イルミナ。
そして、科学者が「この種のデータセット」を使ってできることは「もっとたくさんある」とクデルナ氏は述べ、「間違いなく」近い将来、膨大な数の種に対してデータセットが生成されるだろうと付け加えた。
この研究はまた、ヒトと他の霊長類種との相違点のカタログ、言い換えれば、進化の過程においてヒトを定義してきた独自の突然変異のセットも作成した。
「これは、この文脈で病気を理解するためのプロジェクトであるだけでなく、霊長類というより広い文脈の中で、私たち人間を定義するものをより明確に理解することを目的としたプロジェクトでもあります」と彼は指摘する。
