非重复发生的人类基因组CNV：对突变机理和遗传规律的探索

人类基因组的重排会产生拷贝数变异（CNV），表现为缺失、重复或更复杂的变异。CNV 是重要遗传致病因素之一。非重复发生的CNV是指同一位点上大小或位置各不相同的CNV，其产生机制亟待深入研究。本项目基于前期工作提出的MMBIR新突变模型及其它模型，以CNV多发的出生缺陷为主要研究对象，运用定点拷贝数初筛与高密度aCGH芯片来发现并解析非重复发生CNV的精细结构，结合CNV断点序列特征分析，阐明不同突变机理在非重复发生CNV中的作用。利用STR/SNP分型探索CNV在世代间的传递规律，探讨父系、母系生殖细胞系突变和胚胎发育早期突变对非重复发生CNV的贡献。综合新数据，揭示新突变机理。通过本项目研究，我们：（1）提出了“CNV+点突变”、“罕见变异+常见多态”的复合遗传模型来解释上述复杂现象，并发现16p11.2缺失型CNV以及其中TBX6基因调控区常见遗传多态的复合效应是导致脊柱侧凸的遗传机制；（2）发现重复序列的长度、间距是影响NAHR发生率和CNV突变率的主要因素，重复序列间的DNA序列相似度及其在染色体上的位置也对NAHR发生率和CNV突变率产生影响；（3）发现基因组不同区域的DNA复制速率不同，其中DNA复制较慢的区域中的CNV要显著多于其他区域，从而诱发人类重大疾病；（4）研究了人类基因组上一类先前被忽视的序列结构self-chain，揭示了self-chain序列在基因组CNV突变发生中的重要作用；（5）基于DNA捕获和高通量测序手段，开发了一种新的CNV研究方法——CBAS，该方法最大的优势是无需预先知道CNV的大致重排结构，适用于任何存在拷贝数差异的CNV类型；（6）系统地比较不同诱导方法获得iPS细胞的基因组CNV情况，发现诱导用转录因子的多样性iPS细胞的基因组稳定性无显著影响，而诱导剂量的增加可以减少iPS细胞的基因组CNV的产生；（7）合作开发了一种针对CNV的定点检测技术AccuCopy，它具有灵敏度高、重复性好、操作简便快速等特点；（8）由NAHR机理产生的PTLS重复中存在更多的染色体间重组，然而由NHEJ及复制机理产生的PTLS重复中，更多的是染色体内重排，揭示了CNV重排模式与其突变机理间有着密切的联系。上述研究成果以9篇SCI论著的形式发表，获得了包括高等学校自然科学奖一等奖在内的多个奖项。培养博士研究生3名。