猫咪或许在互联网上击败了狗狗,但在遗传学实验室中,与它们的犬类伙伴相比,猫科动物却很少见。现在,终于,猫咪正奋力闯入基因组学领域。
在本周于加利福尼亚州圣地亚哥举行的一次会议上,一个关系密切的遗传学家小组公布了对 99 只家猫的基因组进行测序的初步结果。研究人员表示,这项工作将通过绘制影响这两个物种的疾病(如肾脏疾病)的潜在突变,使人类和猫科动物都受益。
“现在是研究猫基因组学的好时机,”德克萨斯州农工大学学院站分校的遗传学家 William Murphy 说,他也参与了这项工作。DNA 测序成本的骤降使得廉价地进行基因组学研究成为可能——与狗的类似研究相比,长期资金不足的猫基因组学正在从中受益,他说。“我们终于到了可以做我们 5 或 10 年前就想做的各种事情的地步了。”
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第一个猫基因组序列——来自一只名叫 Cinnamon 的阿比西尼亚猫——于 2007 年报道。但该序列包含重大缺口和错误,这减缓了基因定位工作。直到 2014 年末,才发布了高质量版本的 Cinnamon 基因组。与此同时,家犬已成为遗传学家的宠儿:它们的完整基因组于 2005 年报道,并且该序列一直在不断改进。据估计,已发现数百个犬类疾病和性状的潜在基因,而猫的基因只有十几个。
这种差异可以追溯到 2000 年代初期。在人类、小鼠和大鼠基因组完成之后,美国国立卫生研究院组织了一个委员会来决定他们的下一个目标;狗基因组被选为高质量测序的对象,而猫则被搁置。
这惹恼了一些猫遗传学家。“事实是,有更多有权势的人对狗感兴趣,”俄罗斯圣彼得堡 Theodosius Dobzhansky 基因组生物信息学中心主任 Stephen O’Brien 说,他领导了最初的猫测序工作。
但犬类研究人员能够提出令人信服的理由。宠物狗患有许多与人类相同的疾病,从嗜睡症到关节炎。而且,犬种高度近亲繁殖的性质使得识别致病基因相对容易:因为任何特定品种内的遗传变异都很小,所以受影响个体中引起疾病的基因就会脱颖而出。
狗也有其他优势。养犬俱乐部维护“品种标准”,并且到处都是热情的宠物主人和兽医外科医生,这有助于狗遗传学家招募研究对象。“考虑到他们拥有的资源,他们几乎每天都在品种中发现新的遗传疾病,”加州大学戴维斯分校的兽医科学家 Niels Pedersen 说。
事实上,猫和狗都可以为人类疾病提供见解,包括与老年相关的疾病。2004 年,由密苏里大学哥伦比亚分校的遗传学家 Leslie Lyons(以及两只母猫 Withers 和 Figaro 的主人)领导的一个团队发现,引起多囊肾病(老年人肾衰竭的主要原因)的突变发生在人类和猫的相同基因中。猫版本的 2 型糖尿病、哮喘、视网膜萎缩和许多其他疾病与人类疾病有密切的相似之处。猫也可能感染一种与 HIV 密切相关的病毒,并出现与艾滋病患者相似的症状。
为了加快发现与这些疾病相关的基因,Lyons 去年启动了 99 Lives 猫基因组测序计划,该计划有趣地托管在一个名为 Lyons’ Den 的网站上。她在 1 月 11 日于圣地亚哥举行的植物与动物基因组会议上讨论了这项工作。
Lyons 的团队正在从任何可以找到资金的地方拼凑资金。研究人员正在要求私人主人、育种者甚至宠物食品公司捐赠 7,500 美元,用于对单只猫的基因组进行测序,这只猫可以是捐赠者选择的。“任何猫都可以参与。任何主人都可以参与,”她说。所有数据将在结果发表后公开。
到目前为止,该团队已利用筹集的资金对 56 只猫的基因组进行了测序,包括缅甸猫等名贵品种;患有特定疾病的猫;以及一只名叫 Dragon 的小猫及其父母 Ares 和 Marcus——希望利用这三只猫来缩小它们共同特征(如银色卷毛)的遗传基础。
即使是加州大学洛杉矶分校的犬类遗传学家 Robert Wayne 也同意 Lyons 的努力很重要。“我希望她能为此筹集到资金,”他说。
来自猫基因组学的见解不仅限于疾病。加州大学戴维斯分校的进化遗传学家 Razib Kahn 希望利用基因组序列来绘制猫在世界各地的驯化和传播过程,并确定不同家猫和野猫在基因上的差异。“总有一个问题——它们到底被驯化了吗?”他说。2014 年包含 Cinnamon 基因组的出版物已经确定了家猫和野猫之间的差异,包括在大脑中表达的基因,这些基因可能与(某些)家猫的温顺有关。“如果你靠近野猫,它们会让你吃苦头,而家猫会坐在你的腿上,”O’Brien 指出。
Lyons 也热衷于看到基因组学帮助猫科动物。“我希望在我们完成工作之前,能够根除猫品种中的所有遗传疾病,”她说。她的团队发现多囊肾病的原因后,通过将携带突变的猫从繁殖池中移除,降低了该病在波斯猫中的患病率。她的实验室现在正在开发可以治疗猫的终末期疾病的药物——或许也可以治疗人类的终末期疾病。但 Pedersen 说,人类健康不是唯一的目标。“我参与其中,莱斯利也参与其中,都是为了猫的福祉。”
本文经许可转载,并于 2014 年 1 月 14 日首次发表于《自然》杂志。