會員登錄
科學研究：人類X染色體完整序列首次被成功合成
打賞
推廣
科學研究：人類X染色體完整序列首次被成功合成
圖片來源：Ernesto del Aguila III (NHGRI)
美國國立衛生研究院（NIH）下屬的國家人類基因組研究所（NHGRI）的研究人員製造了人類染色體的第一個端對端DNA序列。這項研究在《自然》（Nature）雜誌發表，表明生成一個人類染色體的精確堿基序列如今已成為可能，未來研究人員還將能夠生成人類基因組的完整序列。
NHGRI主任Eric Green博士說：“這項成就開啟了基因組學研究的新紀元。它使得生成真正完整的染色體和基因組序列成為可能。這是一個技術上的創舉，將有助於我們全麵了解基因組功能，並指導基因組信息在醫療服務中的使用。”
經過近二十年的改進，人類基因組的參考序列是有史以來最準確、最完整的脊椎動物基因組序列。但是這其中仍然存在數百個缺口，或者說缺失的未知DNA序列。
這些缺口通常包含重複的DNA片段，對它們進行測序極其困難。然而，這些重複部分可能包括與人類健康和疾病有關的基因和其他功能元件。
人類基因組非常長，由大約60 億個堿基組成，因此DNA測序儀無法一次讀取所有堿基。目前研究者們使用的替代方法是將基因組切成較小的片段，然後逐個進行分析，讀取由數百個堿基組成的序列。接下來，他們必須將這些較短的DNA序列重新拚接在一起（以獲取完整的堿基序列）。
研究的資深作者、國家人類基因組研究所（NHGRI）的Adam Phillippy博士將這個過程比作拚圖。
他說：“想象你在玩一個拚圖遊戲。如果你使用的是較小的拚圖，那麽每個拚圖包含的背景信息就比較少，讓你更難確定它的位置，特別是在拚圖的某些沒有特別線索的部分，例如一片藍天。對人類基因組進行測序同樣如此。直到現在，這些碎片還太小，無法將基因組難題中最困難的部分拚接一起。”
人類有24條人類染色體（包括X和Y染色體），該研究作者、加利福尼亞大學聖克魯斯分校的Adam Phillippy和Karen Miga博士決定首先完成X染色體序列的構建，因為它與多種疾病相關聯，包括血友病、慢性肉芽腫性疾病和杜興氏肌營養不良症（DMD）。
人類有兩套染色體，分別來自於父親和母親。例如，生物學上的女性繼承了兩條X染色體，一條來自其母親，一條來自其父親。但是這兩個X染色體並不相同，它們的DNA序列有許多差異。
圖片來源：Pixabay
在這項研究中，研究人員沒有對普通人類細胞的X染色體進行測序。相反，他們使用一種特殊的細胞類型，該細胞具有兩個相同的X染色體。與僅具有一個X染色體拷貝的男性人體細胞相比，這種細胞可提供更多的DNA進行測序。它還可以避免分析典型的女性人體細胞的兩個X染色體時遇到的序列差異問題。
在以這種方式分析人類X染色體後，Phillippy和團隊使用了他們的新開發的計算機程序，來組裝生成序列的許多片段。Miga的研究小組縮小了X染色體上最大的序列缺口，這是在染色體中間部分（著絲粒）發現的大約300 萬個重複DNA堿基。
沒有“黃金標準”可供研究人員嚴格評估組裝這種高度重複的DNA序列的準確性。為了幫助確認所生成序列的有效性，Miga和她的合作者進行了數個驗證步驟。
Miga說：“我們以前從未在基因組中見到過這些序列，也沒有很多工具來檢驗我們所做的預測是否正確。這就是為什麽讓基因組學領域的專家來確保最終產物的質量是如此重要。”
圖片來源：Pixabay
該項工作是更大的“端粒到端粒”（T2T）研究聯盟的一部分，該項目由NHGRI提供部分資助，旨在生成人類基因組的完整參考序列。
目前，T2T 聯盟正努力對其餘人類染色體進行測序，以期在2020年生成完整的人類基因組序列。
Phillippy說：“我們尚不知道在此前未發現的新序列中會發現什麽。這是發現中令人興奮的未知部分。完整基因組序列的時代即將到來，我們要全身心地擁抱它。”
潛在的挑戰仍然存在。例如，1號和9號染色體中的重複DNA片段比X染色體上的重複片段大得多。
Miga說：“我們知道基因組中這些以前未知的位點有很大的個體差異，但是重要的是要開始弄清這些差異如何對人類生物學和疾病做出貢獻。”Phillippy和Miga都同意，增強測序方法將繼續為人類遺傳學和基因組學創造新的機遇。
翻譯：賈楠
編輯：戚譯引
引進來源：NIH/NHGRI
引進來源：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-07/nhgr-nrg071020.php
關注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書籍】，了解最新科普書籍
回複【團體定製】，了解最新團體定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習觀鳥相關科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情
圖片來源：Ernesto del Aguila III (NHGRI)
美國國立衛生研究院（NIH）下屬的國家人類基因組研究所（NHGRI）的研究人員製造了人類染色體的第一個端對端DNA序列。這項研究在《自然》（Nature）雜誌發表，表明生成一個人類染色體的精確堿基序列如今已成為可能，未來研究人員還將能夠生成人類基因組的完整序列。
NHGRI主任Eric Green博士說：“這項成就開啟了基因組學研究的新紀元。它使得生成真正完整的染色體和基因組序列成為可能。這是一個技術上的創舉，將有助於我們全麵了解基因組功能，並指導基因組信息在醫療服務中的使用。”
經過近二十年的改進，人類基因組的參考序列是有史以來最準確、最完整的脊椎動物基因組序列。但是這其中仍然存在數百個缺口，或者說缺失的未知DNA序列。
這些缺口通常包含重複的DNA片段，對它們進行測序極其困難。然而，這些重複部分可能包括與人類健康和疾病有關的基因和其他功能元件。
人類基因組非常長，由大約60 億個堿基組成，因此DNA測序儀無法一次讀取所有堿基。目前研究者們使用的替代方法是將基因組切成較小的片段，然後逐個進行分析，讀取由數百個堿基組成的序列。接下來，他們必須將這些較短的DNA序列重新拚接在一起（以獲取完整的堿基序列）。
研究的資深作者、國家人類基因組研究所（NHGRI）的Adam Phillippy博士將這個過程比作拚圖。
他說：“想象你在玩一個拚圖遊戲。如果你使用的是較小的拚圖，那麽每個拚圖包含的背景信息就比較少，讓你更難確定它的位置，特別是在拚圖的某些沒有特別線索的部分，例如一片藍天。對人類基因組進行測序同樣如此。直到現在，這些碎片還太小，無法將基因組難題中最困難的部分拚接一起。”
人類有24條人類染色體（包括X和Y染色體），該研究作者、加利福尼亞大學聖克魯斯分校的Adam Phillippy和Karen Miga博士決定首先完成X染色體序列的構建，因為它與多種疾病相關聯，包括血友病、慢性肉芽腫性疾病和杜興氏肌營養不良症（DMD）。
人類有兩套染色體，分別來自於父親和母親。例如，生物學上的女性繼承了兩條X染色體，一條來自其母親，一條來自其父親。但是這兩個X染色體並不相同，它們的DNA序列有許多差異。
圖片來源：Pixabay
在這項研究中，研究人員沒有對普通人類細胞的X染色體進行測序。相反，他們使用一種特殊的細胞類型，該細胞具有兩個相同的X染色體。與僅具有一個X染色體拷貝的男性人體細胞相比，這種細胞可提供更多的DNA進行測序。它還可以避免分析典型的女性人體細胞的兩個X染色體時遇到的序列差異問題。
在以這種方式分析人類X染色體後，Phillippy和團隊使用了他們的新開發的計算機程序，來組裝生成序列的許多片段。Miga的研究小組縮小了X染色體上最大的序列缺口，這是在染色體中間部分（著絲粒）發現的大約300 萬個重複DNA堿基。
沒有“黃金標準”可供研究人員嚴格評估組裝這種高度重複的DNA序列的準確性。為了幫助確認所生成序列的有效性，Miga和她的合作者進行了數個驗證步驟。
Miga說：“我們以前從未在基因組中見到過這些序列，也沒有很多工具來檢驗我們所做的預測是否正確。這就是為什麽讓基因組學領域的專家來確保最終產物的質量是如此重要。”
圖片來源：Pixabay
該項工作是更大的“端粒到端粒”（T2T）研究聯盟的一部分，該項目由NHGRI提供部分資助，旨在生成人類基因組的完整參考序列。
目前，T2T 聯盟正努力對其餘人類染色體進行測序，以期在2020年生成完整的人類基因組序列。
Phillippy說：“我們尚不知道在此前未發現的新序列中會發現什麽。這是發現中令人興奮的未知部分。完整基因組序列的時代即將到來，我們要全身心地擁抱它。”
潛在的挑戰仍然存在。例如，1號和9號染色體中的重複DNA片段比X染色體上的重複片段大得多。
Miga說：“我們知道基因組中這些以前未知的位點有很大的個體差異，但是重要的是要開始弄清這些差異如何對人類生物學和疾病做出貢獻。”Phillippy和Miga都同意，增強測序方法將繼續為人類遺傳學和基因組學創造新的機遇。
翻譯：賈楠
編輯：戚譯引
引進來源：NIH/NHGRI
引進來源：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-07/nhgr-nrg071020.php
關注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書籍】，了解最新科普書籍
回複【團體定製】，了解最新團體定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習觀鳥相關科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情
聽說，打賞我的人最後都找到了真愛。
做科普，我們是認真的！
掃描關注深i科普公眾號
加入科普活動群
- 參加最新科普活動
- 認識科普小朋友
- 成為科學小記者
下一篇：科學發現：火山灰破壞古跡
