大规模猪基因图谱可以带来绿色农业为新的人类药物铺平道路

奥尔胡斯大学的研究人员对数百只猪和人类进行了复杂的遗传分析，以确定差异和相似之处。这些新知识可用于确保农民养出更健康的猪，并可以帮助制药行业培育更好的实验室猪来测试新药物。

这听起来可能很奇怪，但我们实际上可以通过研究猪来更多地了解自己。猪和人非常相似。我们的器官、皮肤以及许多疾病的发展方式基本上是相同的。

因此，猪长期以来一直被用来开发和测试新药，尽管猪比大鼠和小鼠更大、更昂贵且更难以用于实验。

现在，猪作为实验动物可能变得更有价值，因为奥尔胡斯大学定量遗传学和基因组学中心的研究人员已经绘制了猪和人类之间最重要的遗传相似性。他们的研究发表在《自然遗传学》上。

研究人员不仅鉴定出了人类和猪的相同基因，还鉴定出了人类和猪的相同基因。他们还确定了多种组织类型中所谓的“转录组”。新研究背后的杰出研究人员之一 Lingzhao Fang 表示，基因组包括我们细胞DNA 中发现的所有基因，无论是活跃的还是非活跃的，而转录组则包括我们体内不同类型细胞中活跃的基因。发现。

“我们检查了哪些基因是活跃的，以及它们在猪的 34 种不同组织类型中是如何受到调节的，并将其与人类的类似研究进行了比较。我们研究了从睾丸组织到皮肤细胞和各种脑细胞的一切，”他说。他继续说道：“从来没有人进行过如此规模和全面的研究，我们希望新知识能够为农业和制药行业带来改变。”

更多来自RNA的有用知识

20 多年前，1000 多名研究人员组成的团队成功绘制了整个人类基因组图谱。完成该项目后，研究人员希望他们现在可以开发出几乎所有疾病的治疗方法，因为他们现在知道代码并可以识别错误。

但故事的发展却并非如此。

研究人员很快发现，个体食谱中的基因与各种细胞类型实际使用和翻译的食谱之间存在很大差异。

这也称为基因型和表型，表型是指可以在个体中观察到的特征或症状。由于转录组发挥着更大的作用，一个人可能具有某种疾病的遗传倾向，但实际上却没有患上这种疾病。

换句话说，理论上具有相同疾病突变的两个人不一定患病程度相同。随着对转录组在各种疾病中的作用有了更多的了解，就有可能开发出更好、更有针对性的药物。

Lingzhao Fang 的研究结果在这一领域对猪作为实验动物很有用。

“猪变得更适合作为测试新药的动物。由于猪和人类的各种组织类型非常相似，事实上，比我们想象的更相似，制药行业可以在猪身上测试新药的安全性，准确度要高得多，“ 他说。

DNA、RNA 和转录组

在每个人和猪细胞的中心，一个小细胞核内，是构成染色体的长双链 DNA 分子。这些链由几乎无穷无尽的四个小分子行组成，我们将其缩写为 A、C、G 和 T。

猪比小鼠和大鼠更像人类。但由于在新药研究中使用猪作为模型生物的成本更高，因此更频繁地使用小型啮齿动物。然而，更好地了解猪和人类的相似之处可能会让猪在为人类开发新药方面变得更有价值。照片显示的是一头为研究动脉粥样硬化而饲养的猪。图片来源：Jesper Rais/AU Communications

这四个分子的序列构成了我们的基因。基因是四个分子的序列，它充当蛋白质的配方。

然而，在细胞能够产生其DNA中具有配方的多种不同蛋白质之一之前，必须先翻译该序列。当两条 DNA 链在配方所在位置展开时，一条所谓的 RNA 链与该位置结合并复制组成基因的代码部分，就会发生这种情况。简单来说，RNA就是单链DNA。

RNA离开细胞核，将代码运输到细胞的蛋白质工厂，即核糖体，然后代码在那里被翻译成蛋白质。

我们体内的所有细胞都具有相同的 DNA，但不同细胞翻译和激活的 DNA 代码部分不同。例如，肝细胞具有除皮肤细胞之外的其他活性基因。并非所有 RNA 序列都将代码传输至蛋白质工厂。相反，一些位点将自身附着在其他 RNA 序列上，以阻止它们被翻译成蛋白质或确保身体产生更多的相关蛋白质。

在特定类型细胞中活跃的 RNA 序列称为转录组。这就是研究人员在这个研究项目中一直在研究的内容。

还可以帮助农业变得更加绿色

制药行业并不是唯一可能从新结果中受益的行业。方凌照表示，农业还可以利用这些成果来培育养猪，以减少对气候的影响。

“以前从未对各种组织类型中活跃的基因进行过如此全面的绘制。我们的结果使我们能够更精确地查明导致猪产生不同理想性状的遗传机制，”他说并继续说道，“例如，使它们更加气候友好的特征。”

“我们的图谱还为研究人员更精确地编辑猪基因铺平了道路，从而在未来开发出全新的特性。因为我们现在对猪的广泛性状有了更多了解，其他研究人员可以更轻松地使用基因编辑技术，如 CRISPR 来改变基因或插入具有更环保特性的新序列。”

也绘制其他动物的地图

事实上，猪并不是方凌兆及其同事绘制转录组图谱的第一个动物。几年前，他们从奶牛开始，计划在未来几年绘制许多其他动物的地图。

“我们已经在进行一项关于鸡的研究。目前正在接受同行评审，但我们希望明年初发表，”他说。

除了鸡、猪和牛之外，研究小组还使用相同的方法研究山羊、绵羊、马和鸭。他解释说，最终目标不仅是使农业更加绿色，而且是为了更好地了解基本动物和人类生物学。

“一旦我们完成了这个项目，我们将对许多动物的生物学和进化有更深入的基本了解。这些知识在其他领域也很有用，”他说道，并继续说道：

“例如，我们面临人类和农场动物之间疾病传播的问题。我们的绘图可以为我们提供必要的知识，以限制和预防未来的疫情爆发。”

方令昭研究农场动物而不是野生动物的原因之一是很容易获得组织样本和大量数据。然而，所获得的知识也可以用于与野生甚至灭绝的动物有关。

“我们将对几种不同动物的生物学有一个基本的了解，这些动物都有野生近亲，它们的功能基本相同，”他总结道。

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