Расшифровка и сравнение геномов двух видов макак открывают новые перспективы для биомедицинских исследований
Международная исследовательская группа, включающая Южно-Китайский центр инновационных фармацевтических исследований Университета Сунь Ятсена и крупнейшую в мире геномную организацию BGI (Китай, США, Великобритания), завершила секвенирование и сравнительный анализ геномов двух модельных приматов — китайской резус-макаки и яванской макаки (крабоеда). Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology.
Эта работа является важной вехой в изучении генома макак, углубляет понимание генетических различий между ними и дает новое представление об эволюционной истории, исследованиях болезней человека и разработке лекарств.
Важность макак как модельных организмов
Макаки — наиболее широко используемые в биомедицине приматы, сыгравшие ключевую роль в доклинических исследованиях вакцин, лекарств и поведенческих реакций. Индийская резус-макака использовалась более полувека, но с 1978 года Индия запретила экспорт всех макак, что создало дефицит модельных животных. В качестве альтернативы рассматриваются китайская резус-макака (Macaca mulatta lasiota) и яванская макака (Macaca fascicularis).
Методы и основные генетические находки
Команда отсеквенировала геномы самки китайской резус-макаки (CR) и самки яванской макаки (CE) с помощью метода дробовика на платформе секвенирования нового поколения BGI. Размер геномов составил около 2.84 Gb (CR) и 2.85 Gb (CE).
Сравнение с ранее секвенированным геномом индийской резус-макаки (IR) выявило обширную генетическую гетерогенность:
- Более 20 миллионов однонуклеотидных различий и 740,827 индельных событий между тремя видами/подвидами.
- Уровень дивергенции CE/IR (40%) был выше, чем CR/IR (31%) и CR/CE (34%).
- Обнаружены свидетельства древней интрогрессии (проникновения генов) от CR к CE в процессе эволюции.
- Выявлено 217 регионов, подвергшихся сильному положительному отбору.
Биомедицинское значение
- Модель для эволюционных исследований: CE может служить полезной моделью для изучения обмена генами между видами приматов и его роли в эволюции и видообразовании.
- «Пригодный для воздействия лекарств» геном: Подавляющее большинство ортологов человеческих белковых доменов, являющихся мишенями для лекарств, обнаружено у всех трех макак, что подтверждает их функциональную эквивалентность для доклинических испытаний. В очень редких случаях обнаружены отличия от человека.
- Защита от ВИЧ-1: Макаки обладают защитой от ретровируса человека HIV-1, но восприимчивы к SIV. Ключевую роль играет белок TRIM5α. Вариации гена TRIM5, кодирующего этот белок, с разной частотой встречаются в популяциях макак и могут быть наследственным фактором, определяющим индивидуальную устойчивость к инфекции HIV-1.
Дополнительный инструмент для исследований
Ранее в этом месяце BGI представила первую платформу для экзомного секвенирования обезьян на основе технологии нового поколения и специального экзомного захватывающего микрочипа (MECA). Это сочетание упрощает эксперименты, повышает рентабельность и сокращает время анализа.