WYMM Tour: Shanghai

基于国家重大专项"十万中国罕见病患者全基因组测序计划"（GSRD-100KWCH），我们已完成近5万例罕见病患者及对照的短读长全基因组测序（srWGS），建立全面的罕见病基因型-表型数据库。然而，超过50%的病例仍未能获得分子诊断，且诊断阳性率呈现显著疾病异质性。本研究采用长读长测序技术，利用其优势在以下三方面提升诊断效能： 基于泛基因组参考框架精准解析复杂结构变异（SVs），整合全长RNA-seq解析罕见病相关可变剪接异构体，基于泛基因组参考框架构建中国人特异性注释体系。初步研究表明，长读长测序能提升未确诊病例的诊断率。GSRD-100K项目通过整合这些前沿技术，旨在推动精准诊断发展，为个体化治疗策略制定提供分子基础。

中国作为拥有14亿人口的多民族国家，具有丰富的文化和语言多样性。然而，多数民族（尤其是少数民族）的遗传特征尚未得到充分解析，在基因组学研究中的代表性严重不足。为此，中国泛基因组联盟（CPC）利用长读长测序技术，旨在构建涵盖主体民族（汉族）及其他已识别/未识别民族的基因组图谱。在二期项目（CPC2）中：数据规模将扩展至500名个体（覆盖56个民族群体）的高精度长读长基因组；开发长读长多组学数据整合分析平台（基因组+表观组+转录组+蛋白组）；建立新型遗传变异功能注释体系；完善中国人群特有的结构变异数据库；解析民族特异性适应性进化遗传机制；构建全球最高分辨率亚洲人群参考泛基因组；作为人类基因组计划的重要组成部分，CPC2的推进将显著提升复杂疾病易感位点鉴定精度，为个性化医疗提供关键数据支撑，同时为解析人类遗传多样性演化规律提供崭新视角。

近年大量研究表明，免疫组库在微小残留病灶监测、免疫系统重建评估，以及肿瘤免疫治疗领域均发挥着不可或缺的作用。但是免疫组库（IR）的高度多样性使得传统短读长测序技术难以重构其全长序列。我们开发了一种基于线性滚环扩增与纳米孔测序的全长免疫组库测序平台（FLIRseq），不仅克服了仅限于CDR3区域分析的传统免疫组库测序技术，还具有更好的定量能力和并同时提供类别鉴定。我们应用FLIRseq分析了急性淋巴细胞白血病、过敏性疾病、银屑病和前列腺癌患者的外周血及组织的免疫组库特征，FLIRseq通过无偏倚的全长V(D)J重组分析和免疫球蛋白类别鉴定，为揭示致病机制、监测微小残留病灶（MRD）、定制靶向细胞疗法提供全新解决方案。

基因组结构变异检测是解析大规模基因组测序数据的核心任务。长读长测序技术的突破使研究人员能够系统性解析人类样本中的全谱结构变异。然而，对于结构变异的高精准检测仍存在巨大需求。本次报告重点探讨整合启发式模型与深度学习技术以提高结构变异识别准确性的创新方法和最新研究进展。这些创新算法与工具系统的建立将为基于基因组测序分析构建大规模群体基因组序列和变异图谱提供新的技术支持。

遗传变异是推动物种演化和疾病发生的重要驱动力。在灵长类的演化过程中，谱系特有的结构变异与大脑容量扩增以及遗传性脑疾病的发生密切相关。然而，跨物种的结构变异鉴定仍然面临诸多挑战，现有的分析方法未能有效解析其复杂的结构多样性，导致相关功能研究和疾病关联分析进展缓慢。本研究利用自主开发的信息学工具构建了灵长类完整基因组，系统解析了不同谱系中积累的结构变异及其功能性影响。我们发现灵长类基因组中存在一类反复突变的高级结构变异区域——结构多变区。这些区域相关基因的结构和表达调控在不同谱系中表现出显著差异，可能与物种特异性性状演化相关。进一步结合新生儿临床数据，我们揭示了结构多变区与神经发育异常等脑疾病的潜在关联。在此基础上，我们精准鉴定了人类染色体2q13区域NPHP1微缺失的致病单倍型，并探讨了其演化遗传发育机制。综上所述，本研究通过演化医学的多学科交叉方法探究了灵长类基因组复杂结构变异在脑演化及脑疾病发生中的作用，为理解人类特有性状及相关疾病提供了新视角。

单细胞转录组测序技术的发展已实现单次分析上万个单细胞，甚至捕捉空间维度的基因表达信息。这些技术发展大大促进了生物医药研究的进展，但这些方法只能揭示基因层面的表达水平。然而基因转录的调控非常精细，同个基因可以通过可变剪切产生不同的转录异构体，实现不同的功能。长读测序技术使我们能够研究来自同一基因的不同转录异构体的表达调控。我们开发了多种高灵敏度单细胞水平的全长转录本测序技术，并应用于胚胎植入前的小鼠胚胎发育和自闭症小鼠的神经发生过程研究，鉴定到基于转录本的一系列发育调控规律。我们还比较了基于不同TGS平台—ONT和Pacbio的单细胞测序相对传统基于NGS的单细胞测序的优势。