人类染色体首个端到端的DNA序列——“基因组学研究的新时代”

　　美国国立卫生研究院下属的国家人类基因组研究所(NHGRI)的研究人员已经产生了人类染色体的首个端对端DNA序列。今天(2020年7月14日)发表在《自然》杂志上的研究结果表明，现在有可能产生一个精确的人类染色体逐碱基序列，这将使研究人员能够产生一个完整的人类基因组序列。

　　NHGRI主任、医学博士埃里克·格林说:“这一成就开启了基因组研究的新时代。”“能够生成真正完整的染色体和基因组序列是一项技术壮举，它将帮助我们全面了解基因组的功能，并为在医疗保健中使用基因组信息提供信息。”

　　经过近二十年的改进，人类基因组的参考序列是迄今为止最精确和完整的脊椎动物基因组序列。然而，有数百个缺口或缺失的脱氧核糖核酸序列是未知的。

　　这些间隙通常包含非常难以测序的重复的DNA片段。然而，这些重复片段包括基因和其他可能与人类健康和疾病相关的功能元件。

　　因为人类基因组非常长，由大约60亿个碱基组成，所以DNA测序机不能一次读取所有的碱基。相反，研究人员将基因组切割成更小的片段，然后分析每个片段，一次产生数百个碱基的序列。这些较短的脱氧核糖核酸序列必须重新组合在一起。

　　国家人类基因组研究所的资深作者亚当·菲利普博士将这个问题比作解决一个难题。

　　“想象一下，你必须重建一个拼图。他说:“如果你使用的是较小的碎片，那么每一个碎片都包含了较少的上下文信息，很难弄清楚它们是从哪里来的，尤其是在拼图中没有任何独特线索的部分，比如蓝天。”“人类基因组测序也是如此。到目前为止，这些片段还太小，还没有办法把基因组拼图中最难的部分拼在一起。”

　　在24条人类染色体(包括X和Y)中，加州大学圣克鲁斯分校的研究作者菲利普和凯伦·米加博士选择首先完成X染色体序列，因为它与多种疾病有关，包括血友病、慢性肉芽肿性疾病和杜兴肌营养不良。

　　人类有两组染色体，父母各有一组。例如，生物学上，女性人类继承两条X染色体，一条来自母亲，一条来自父亲。然而，这两条X染色体并不完全相同，它们的DNA序列会有很多不同。

　　在这项研究中，研究人员没有对正常人类细胞的X染色体进行测序。相反，他们使用了一种特殊的细胞类型——一种有两条相同的X染色体的细胞。这样的细胞比只有一个单一拷贝的X染色体的雄性细胞提供了更多的用于测序的DNA。它还避免了在分析典型女性细胞的两条X染色体时遇到的序列差异。

　　作者和他们的同事利用了新技术，可以对长段的脱氧核糖核酸进行测序。他们没有准备和分析小块的脱氧核糖核酸，而是使用了一种基本上保持脱氧核糖核酸分子完整的方法。然后用两种不同的仪器分析这些大的脱氧核糖核酸分子。它们每一个都产生非常长的脱氧核糖核酸序列——这是以前的仪器无法完成的。