8月30日，《Nature Biotechnology》刊登了一篇專文，以呼應今年7月，人類參考泛基因體聯盟(Human Pangenome Reference Consortium, HPRC)首次釋出人類泛基因體草圖。該文指出，泛基因體讓科學家得以在檢索臨床上重要的基因序列時，也看見反映人類遺傳多樣性的序列變異(variants)，但要將其落實到臨床實驗室(clinical laboratories)實務流程中，依然面臨諸多挑戰。
 
HPRC此次釋出的泛基因體草圖中，涵蓋來自千人基因體計畫(1000 Genomes Project)的47份基因體、超過99%的GRCh38參考基因體序列，且在結構和鹼基對層次上準確率超過99%。
 
其取得的重大突破，在於辨識出基因體序列中的結構性變異，並改善現有參考基因體在人類遺傳變異度的呈現。在現為廣泛使用的GRCh38參考基因體中，超過2/3的結構性變異都呈現缺失狀態，且過度強化了歐洲和非洲起源序列的代表性。
 
由於許多結構性變異對疾病照護非常重要，因此泛基因體的問世，可說是臨床遺傳學的一大進步；此外，對於基礎研究來說，由於科學家所使用的序列比對工具，通常都只會和標準參考序列比對，而不會使用替代性序列(alternative sequence)，使得大多數的研究都只集中在有標準參考序列的遺傳序列研究上。
 
此外，這份泛基因草圖也針對過去難以定序的序列間隙(sequence gap)、重複序列(duplication)和其他未知的錯誤，利用更加先進的定序科技加以克服，特別是長讀序列(long-read sequencing)和圖像組裝基因體技術(graph assembly)，得到了迄今完成度最高的人類參考基因體。
 
然而，該文也指出，即使獲得了泛基因體草圖作為重要的參考資料庫，但要落實到臨床遺傳學實驗室中，還有許多困難需要克服，且會花上相當的時間、金錢、開發工作和技能訓練。
 
例如，人類參考泛基因體資料庫，是使用雙倍體(diplotype)類型的無間隙(gapless)基因體資料組裝而成，但其對應的資料庫搜尋技術，仍然還在開發演進中；此外，臨床遺傳學實驗室從原始序列讀取，到臨床上重要的變異候選名單，牽涉到多個不同的電腦運算工具，且由不同的研究單位所持有，還有在外部資料庫搜尋的工具，像是gnomAD、TCGA、GWAS catalogs等。
 
該文強調，臨床遺傳學機構不像一般的基礎研究實驗室，它們必須要符合法規品質標準(例如美國的CLIA實驗室認證)；每次定序分析流程(pipelines)發生更動，就必須重新申請認證，因此許多臨床實驗室至今仍在使用2009年就開始投入定序的GRCh37參考基因體進行比對工作；此外，顯然需要更多的訓練工作，以解釋泛基因體參考的額外序列如何和GRCh37或GRCh38串接。
 
因此，參考泛基因體在軟體開發、標準、重新申請認證和教育上，都還需要很大程度的努力，但對臨床實驗室而言，它還是相當值得投資，因為可以減少對罕見疾病患者診斷的挑戰。而在基礎研究中，使用參考泛基因體，可以改善結構性變異的掌握。
 
參考資料：
https://www.nature.com/articles/s41587-022-01484-y
 
(編譯 / 吳培安)