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1000 유전체 프로젝트

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목차

1. 개요

1000 유전체 프로젝트는 인간 유전체의 다양한 변이를 조사하고, 질병 관련 유전자 변이를 연구하기 위해 설계된 프로젝트이다. 이 프로젝트는 인간 게놈 프로젝트 이후 유전적 다양성에 대한 이해를 넓히고, 구조적 변이, 단일 염기 다형성, 자연 선택 등과 같은 요인들이 인구 집단에 미치는 영향을 탐구하는 것을 목표로 한다. 1000 유전체 프로젝트는 희귀 및 일반 유전자 변이에 대한 지식 격차를 해소하고, 질병 관련 연관성 연구에 활용될 수 있는 인간 유전적 변이의 상세한 목록을 제공하는 것을 목표로 한다. 이 프로젝트는 전 세계 다양한 인구 집단의 유전체를 분석하여, 유전자형 분석 플랫폼 개선 및 인간 참조 서열 향상에 기여하며, 연구 결과는 공개적으로 공유된다.

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1000 유전체 프로젝트
개요
명칭천(1000) 게놈 프로젝트
목표인간 유전체의 변이 지도 작성
상태완료
시작2008년
종료2015년
데이터 공개2015년 10월
참여 기관국제 컨소시엄
연구 대상2,500명 이상의 개인
샘플 출처다양한 인종 및 지리적 그룹
상세 정보
목적인간 유전체 변이의 상세한 카탈로그 생성
방법고 처리량 DNA 시퀀싱
유전체 분석
데이터 유형단일 염기 다형성 (SNP)
삽입/결실 (InDel)
구조적 변이
활용 분야유전 질환 연구
약물 반응 연구
인류 진화 연구
주요 결과인간 유전체 변이의 광범위한 지도
참고 자료Nature 2010
Nature 2012
Nature 2015
Nature 2015
관련 링크1000 Genomes Project - Scientific Computing and Data (Mount Sinai School of Medicine)

2. 배경

인간 게놈 프로젝트가 완료된 이후 인간 집단 유전학 및 비교 유전체학의 발전으로 유전적 다양성에 대한 추가적인 통찰력을 얻게 되었다.[7] 구조적 변이, 단일 염기 다형성 (SNP) 및 자연 선택에 대한 이해가 확고해졌다.[8][9][10][11]

2. 1. 구조적 변이

인간 게놈 프로젝트가 완료된 이후 인간 집단 유전학 및 비교 유전체학의 발전으로 유전적 다양성에 대한 추가적인 통찰력을 얻게 되었다.[7] 구조적 변이(삽입/삭제 (indels), 복제 수 변이 (CNV), 역전위 요소), 단일 염기 다형성 (SNP) 및 자연 선택에 대한 이해가 확고해졌다.[8][9][10][11]

인간 유전 변이의 다양성, 예를 들어 Indels가 밝혀지고 있으며 인간 유전체 변이를 조사하고 있다.

2. 2. 단일 염기 다형성 (SNP)

인간 게놈 프로젝트가 완료된 이후 인간 집단 유전학 및 비교 유전체학의 발전으로 유전적 다양성에 대한 추가적인 통찰력을 얻게 되었다.[7] 구조적 변이 (삽입/삭제 (indels), 복제 수 변이 (CNV), 역전위 요소), 단일 염기 다형성 (SNP) 및 자연 선택에 대한 이해가 확고해졌다.[8][9][10][11]

2. 3. 자연 선택

인간 게놈 프로젝트가 완료된 이후 인간 집단 유전학 및 비교 유전체학의 발전으로 유전적 다양성에 대한 추가적인 통찰력을 얻게 되었다.[7] 구조적 변이 (삽입/삭제 (indels), 복제 수 변이 (CNV), 역전위 요소), 단일 염기 다형성 (SNP) 및 자연 선택에 대한 이해가 확고해졌다.[8][9][10][11]

자연 선택은 인구 집단의 차이에 영향을 미치는 데 사용될 수 있는 증거를 제공하는 것을 목표로 했다. DNA 다형성 패턴은 선택의 흔적을 신뢰성 있게 감지하는 데 사용될 수 있으며, 질병 저항성 또는 약물 대사의 변이를 유발할 수 있는 유전자를 식별하는 데 도움이 될 수 있다.[12][13] 이러한 통찰력은 표현형 변이, 유전 질환 및 멘델 유전과 그것이 다양한 인구 집단의 생존 및/또는 번식에 미치는 영향에 대한 이해를 향상시킬 수 있다.

3. 프로젝트 설명

1000 유전체 프로젝트는 인간 게놈 프로젝트, 국제 HapMap 프로젝트 등과 함께 진행된 주요 프로젝트이다.[1]

이 프로젝트는 광범위한 윤리적 절차를 준수하여 자원 봉사 기증자의 표본을 사용했다.[14] 참여 인구 집단은 다음과 같다.

1000 유전체 프로젝트의 인구 표본 위치. 각 원은 최종 릴리스에 포함된 시퀀스의 수를 나타낸다.


ID장소인구상세 정보
ASW*아프리카계 미국 남서부[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/African-Ancestry-in-SW-USA-ASW]
ACB*아프리카계 카리브인 바베이도스[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/African-Caribbean-in-Barbados-ACB]
BEB벵골인 방글라데시[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Bengali-in-Bangladesh-BEB]
GBR영국인 잉글랜드와 스코틀랜드[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/British-from-England-and-Scotland-UK-GBR]
CDX중국 다이족 중국 시솽반나[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Chinese-Dai---Xishuangbanna-CDX]
CLM콜롬비아인 콜롬비아 메데인[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Colombian-in-Medellin-Colombia-CLM]
ESN에산족 나이지리아[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Esan-in-Nigeria-ESN]
FIN핀란드인 핀란드[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Finnish-in-Finland-FIN]
GWD감비아인 서부 구역 – 만딩카족[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Gambian-in-Western-Division--Mandinka-GWD]
GIH*구자라트 인도인 미국 텍사스 휴스턴[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Gujarati-Indians-in-Houston-TX-USA-GIH]
CHB한족 중국 베이징[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Han-Chinese-in-Beijing-China-CHB]
CHS한족 중국 남부[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Han-Chinese-South-China-CHS]
IBS이베리아 인구 스페인[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Iberian-populations-in-Spain-IBS]
ITU*인도 텔루구 영국[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Indian-Telugu-in-the-UK-ITU]
JPT일본인 일본 도쿄[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Japanese-in-Tokyo-Japan-JPT]
KHV킨족 베트남 호치민시[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Kinh-in-Ho-Chi-Minh-City-Vietnam-KHV]
LWK루히야 케냐 웨부예[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Luhya-in-Webuye-Kenya-LWK]
MSL멘데족 시에라리온[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Mende-in-Sierra-Leone-MSL]
MXL*멕시코계 미국 캘리포니아 로스앤젤레스[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Mexican-Ancestry-in-Los-Angeles-CA-USA-MXL]
PEL페루인 페루 리마[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Peruvian-in-Lima-Peru-PEL]
PUR푸에르토리코인 푸에르토리코[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Puerto-Rican-in-Puerto-Rico-PUR]
PJL펀자브인 파키스탄 라호르[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Punjabi-in-Lahore-Pakistan-PJL]
STU*스리랑카 타밀족 영국[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Sri-Lankan-Tamil-in-the-UK-STU]
TSI토스카니 이탈리아[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Toscani-in-Italia-TSI]
YRI요루바족 나이지리아 이바단[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Yoruba-in-Ibadan-Nigeria-YRI]
CEU*유타 주민, 북부 및 서부 조상, CEPH 컬렉션[https://www.coriell.org/1/NIGMS/Collections/CEPH-Resources]


  • 디아스포라에서 수집된 인구

3. 1. 목표

1000 유전체 프로젝트는 단순 형질(예: 낭성 섬유증, 헌팅턴병)에 주로 심각한 영향을 미치는 희귀 유전자 변이와, 복잡한 형질(예: 인지, 당뇨병, 심장병)에 경미한 영향을 미치는 일반 유전자 변이 사이의 지식 격차를 해소하기 위해 설계되었다.[14]

이 프로젝트의 주요 목표는 질병과 유전자 변이의 관련성을 연구하는 연관성 연구에 사용될 수 있는 인간 유전적 변이에 대한 완전하고 상세한 목록을 만드는 것이었다. 컨소시엄은 유전체 전체에서 1% 정도로 낮은 최소 대립 유전자 빈도와 유전자 영역에서 0.1~0.5%의 최소 대립 유전자 빈도를 가진 변이(예: SNPs, CNVs, indels)의 95% 이상을 발견하고, 변이 대립 유전자의 인구 빈도, haplotype 배경 및 연관 불평형 패턴을 추정하는 것을 목표로 했다.[15]

부차적인 목표에는 향후 연구에서 유전자형 분석 플랫폼에 대한 더 나은 SNP 및 프로브 선택 지원과 인간 게놈 프로젝트의 인간 참조 서열 개선이 포함되었다. 완성된 데이터베이스는 선택 하에 있는 영역, 여러 인구 집단의 변이, 돌연변이 및 유전자 재조합의 근본적인 과정을 연구하는 데 유용한 도구가 될 것으로 예상되었다.[15]

3. 2. 개요

인간 게놈은 약 30억 개의 DNA 염기쌍으로 구성되어 있으며, 약 20,000개의 단백질 코딩 유전자를 가지고 있는 것으로 추정된다. 연구 설계를 위해 컨소시엄은 기술적 과제, 데이터 품질 표준 및 서열 적용 범위와 같은 프로젝트 지표와 관련된 몇 가지 중요한 문제들을 해결해야 했다.[15]

향후 3년 동안, 생어 연구소, BGI 선전, 국립인간게놈연구소의 대규모 시퀀싱 네트워크의 과학자들은 최소 1,000개의 인간 게놈을 시퀀싱할 계획을 세웠다. 방대한 양의 시퀀스 데이터가 필요했기 때문에, 추가 참여자를 모집하는 것이 유지되었다.[14]

2년의 생산 단계 동안 매일 거의 100억 개의 염기가 시퀀싱될 예정이었으며, 이는 24시간마다 2개 이상의 인간 게놈에 해당한다. 의도된 시퀀스 데이터 세트는 6조 개의 DNA 염기로 구성될 예정이었으며, 이는 당시 DNA 데이터베이스에 게시된 것보다 60배 더 많은 시퀀스 데이터였다.[14]

전체 프로젝트의 최종 설계를 결정하기 위해 프로젝트의 첫 해에 3개의 파일럿 연구가 수행될 예정이었다. 첫 번째 파일럿은 3개의 주요 지리 그룹의 180명을 낮은 적용 범위(2×)로 유전자형 분석을 수행하는 것이다. 두 번째 파일럿 연구를 위해 두 개의 핵가족(부모와 성인 자녀)의 게놈이 깊은 적용 범위(게놈당 20×)로 시퀀싱될 것이다. 세 번째 파일럿 연구는 1,000명의 사람에서 1,000개의 유전자의 코딩 영역(엑손s)을 깊은 적용 범위(20×)로 시퀀싱하는 것이다.[14][15]

표준 DNA 시퀀싱 기술을 사용할 경우 프로젝트 비용이 5억달러 이상이 들 것으로 추정되었다. 여러 개의 새로운 기술(예: Solexa, 454, SOLiD)이 적용되어 예상 비용이 3000만달러에서 5000만달러 사이로 낮아질 것으로 예상되었다. 주요 지원은 영국 힝스턴의 웰컴 트러스트 생어 연구소; 중국 선전의 베이징 유전체 연구소(BGI 선전); 국립보건원(NIH)의 일부인 NHGRI에서 제공되었다.[14]

포트 로더데일 원칙[16]에 따라 모든 게놈 서열 데이터(변이 호출 포함)는 프로젝트가 진행됨에 따라 자유롭게 이용할 수 있으며, 1000 게놈 프로젝트 웹페이지에서 ftp를 통해 다운로드할 수 있다.[17]

3. 3. 진행 과정

1000 유전체 프로젝트는 인간 게놈 프로젝트, 국제 HapMap 프로젝트, 제노그래픽 프로젝트, [https://www.familytreedna.com/groups/samurai-dna/about/background 사무라이 DNA 프로젝트], Human Genome Diversity Project|인간 게놈 다양성 프로젝트영어 등과 함께 주요 프로젝트로 진행되었다.[1]

3. 4. 참여 인구 집단

1000 유전체 프로젝트는 광범위한 윤리적 절차를 준수하여 자원 봉사 기증자의 표본을 사용했다. 연구에는 다음 인구가 포함되었다.[14]

ID장소인구상세 정보
ASW*아프리카계 조상 미국 남서부[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/African-Ancestry-in-SW-USA-ASW]
ACB*아프리카계 카리브인 바베이도스[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/African-Caribbean-in-Barbados-ACB]
BEB벵골인 방글라데시[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Bengali-in-Bangladesh-BEB]
GBR영국인 잉글랜드와 스코틀랜드[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/British-from-England-and-Scotland-UK-GBR]
CDX중국 다이족 중국 시솽반나[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Chinese-Dai---Xishuangbanna-CDX]
CLM콜롬비아인 콜롬비아 메데인[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Colombian-in-Medellin-Colombia-CLM]
ESN에산족 나이지리아[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Esan-in-Nigeria-ESN]
FIN핀란드인 핀란드[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Finnish-in-Finland-FIN]
GWD감비아인 서부 구역 – 만딩카족[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Gambian-in-Western-Division--Mandinka-GWD]
GIH*구자라트 인도인 미국 텍사스 휴스턴[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Gujarati-Indians-in-Houston-TX-USA-GIH]
CHB한족 중국 베이징[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Han-Chinese-in-Beijing-China-CHB]
CHS한족 중국 남부[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Han-Chinese-South-China-CHS]
IBS이베리아 인구 스페인[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Iberian-populations-in-Spain-IBS]
ITU*인도 텔루구 영국[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Indian-Telugu-in-the-UK-ITU]
JPT일본인 일본 도쿄[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Japanese-in-Tokyo-Japan-JPT]
KHV킨족 베트남 호치민시[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Kinh-in-Ho-Chi-Minh-City-Vietnam-KHV]
LWK루히야 케냐 웨부예[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Luhya-in-Webuye-Kenya-LWK]
MSL멘데족 시에라리온[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Mende-in-Sierra-Leone-MSL]
MXL*멕시코 조상 미국 캘리포니아 로스앤젤레스[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Mexican-Ancestry-in-Los-Angeles-CA-USA-MXL]
PEL페루인 페루 리마[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Peruvian-in-Lima-Peru-PEL]
PUR푸에르토리코인 푸에르토리코[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Puerto-Rican-in-Puerto-Rico-PUR]
PJL펀자브인 파키스탄 라호르[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Punjabi-in-Lahore-Pakistan-PJL]
STU*스리랑카 타밀 영국[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Sri-Lankan-Tamil-in-the-UK-STU]
TSI토스카니 이탈리아[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Toscani-in-Italia-TSI]
YRI요루바 나이지리아 이바단[https://www.coriell.org/1/NHGRI/Collections/1000-Genomes-Project-Collection/Yoruba-in-Ibadan-Nigeria-YRI]
CEU*유타(Utah) 주민, 북부 및 서부 조상, CEPH 컬렉션[https://www.coriell.org/1/NIGMS/Collections/CEPH-Resources]



* 디아스포라에서 수집된 인구

4. 연구 결과

1000 유전체 프로젝트에 의해 생성된 데이터는 유전학계에서 널리 사용되고 있으며, 최초의 1000 유전체 프로젝트는 생물학 분야에서 가장 많이 인용되는 논문 중 하나가 되었다.[19] 프로젝트는 이러한 사용자들을 지원하기 위해 2012년 7월에 커뮤니티 분석 회의를 개최하여 주요 프로젝트 발견 사항, 인구 유전학 및 인간 질병 연구에 대한 영향, 다른 대규모 시퀀싱 연구 요약 등을 발표했다.[20]

4. 1. 파일럿 단계

파일럿 단계는 다음 세 가지 프로젝트로 구성되었다.

  • 4개 인구 집단에서 179명의 개인에 대한 저(低) 커버리지 전체 게놈 시퀀싱
  • 2개의 트리오(모-부-자녀)에 대한 고(高) 커버리지 시퀀싱
  • 7개 인구 집단에서 697명의 개인에 대한 엑손 표적 시퀀싱


평균적으로 각 사람은 주석 처리된 유전자에서 약 250~300개의 기능 상실 변이와 이전에 유전 질환과 관련된 50~100개의 변이를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 두 개의 트리오를 기반으로 생식 계열 돌연변이의 de novo 발생률은 세대당 염기당 약 10−8로 추정된다.

4. 2. 주요 발견

1000 유전체 프로젝트를 통해 생성된 데이터는 유전학계에서 널리 사용되고 있으며, 최초의 1000 유전체 프로젝트는 생물학 분야에서 가장 많이 인용되는 논문 중 하나가 되었다.[19] 프로젝트는 이러한 사용자들을 지원하기 위해 2012년 7월에 커뮤니티 분석 회의를 개최하여 주요 프로젝트 발견 사항, 인구 유전학 및 인간 질병 연구에 대한 영향, 다른 대규모 시퀀싱 연구 요약 등을 발표했다.[20]

참조

[1] 학술지 A map of human genome variation from population-scale sequencing 2010-10
[2] 학술지 An integrated map of genetic variation from 1,092 human genomes 2012-11
[3] 학술지 A global reference for human genetic variation 2015-10
[4] 학술지 An integrated map of structural variation in 2,504 human genomes 2015-10
[5] 뉴스 Variety of life http://www.nature.co[...] 2015-09-30
[6] 웹사이트 1000 Genomes Project {{!}} Scientific Computing and Data https://labs.icahn.m[...] 2020-07-07
[7] 학술지 Genomics: In search of rare human variants 2010-10
[8] 서적 Human Genetic Variation: The mechanisms and results of microevolution American Anthropological Association 2004
[9] 학술지 Comparative sequencing of human and chimpanzee MHC class I regions unveils insertions/deletions as the major path to genomic divergence 2003-06
[10] 학술지 Global variation in copy number in the human genome 2006-11
[11] 학술지 Natural selection has driven population differentiation in modern humans 2008-03
[12] 간행물 The molecular signature of selection underlying human adaptations 2006
[13] 학술지 Signatures of natural selection in the human genome 2003-02
[14] 웹사이트 International Consortium Announces the 1000 Genomes Project http://www.nih.gov/n[...] 2008
[15] 웹사이트 Meeting Report: A Workshop to Plan a Deep Catalog of Human Genetic Variation http://www.1000genom[...] 2007
[16] 웹사이트 http://www.genome.go[...]
[17] 웹사이트 1000 genomes project data webpage http://www.1000genom[...]
[18] 학술지 The Genome Russia project: closing the largest remaining omission on the world Genome map
[19] 웹사이트 The Hottest Research of 2011 http://archive.scien[...] 2012
[20] 웹사이트 1000 Genomes Project Community Analysis Meeting http://1000gconferen[...]
[21] PDF 国際コンソーシif アムが「1000ゲノムプロジェクト」の概要を発表(英国) http://www.nedo.go.j[...]
[22] 학술지 A map of human genome variation from population-scale sequencing
[23] 학술지 An integrated map of genetic variation from 1,092 human genomes
[24] 학술지 A global reference for human genetic variation 2015-10
[25] 학술지 An integrated map of structural variation in 2,504 human genomes 2015-10


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