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人類基因組草圖再添細節 X染色體被無死角解碼( 二 )

小知識科普科學家基因組染色體汪強虎


“科學家選擇X染色體進行補缺測序是有原因的 。 ”汪強虎說 ， X染色體在23對染色體中長度中等 ， 但是又包含許多遺傳信息 ， 一旦能將X染色體完整測序 ， 也將為今后其他染色體的完整測序提供參考 。
“這并非說Y染色體就不重要 。 ”汪強虎說 ， Y染色體有27個特別的編碼基因 ， 是X染色體沒有的 ， 從這點看 ， 男孩要比女孩多27個來自爸爸的編碼基因 。
今年2月告破的28年前南京醫科大學女學生遇害案件 ， 就是依靠Y-STR家系排查技術 ， 先通過Y染色體分析找到家族 ， 再通過采集嫌疑人家族中11名男性口腔拭子并進行DAN比對 ， 確認罪犯 。
“Y染色體為男性特有 ， 只能來自于父親的遺傳 ， 有點類似古人說的‘一脈相承’ 。 ”汪強虎告訴采訪人員 ， 就是爺爺傳給父親 ， 父親傳給兒子 。 因此 ， 一個家族里只要對一位男性的Y染色體進行了檢測 ， 也就基本知道這個家族里其他男性的Y染色體什么樣 。
女性會繼承兩條X染色體 ， 一條來自母親 ， 一條來自父親 。 但是 ， 這兩條X染色體并不相同 ， 它們的DNA序列包含許多差異 。
在這項研究中 ， 研究人員沒有對人類正常細胞的X染色體進行測序 。 而是選用了一種特殊的雌性細胞——具有兩條來源相同的X染色體 。 與僅具有X染色體單拷貝的雄性細胞相比 ， 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雌性細胞的兩個X染色體時遇到的序列差異 。
納米孔技術是X染色體測序最大功臣
與20年前獲得的人類基因組草圖相比 ， 這次科學家將X染色體完整測序 ， 最大功臣就是納米孔測序技術 。
“這是一種第三代測序技術 。 ”據汪強虎介紹 ， 1996年美國哈佛大學的丹尼爾·布蘭頓、加州大學的大衛·迪默及其同事 ， 在美國《國家科學院院刊》雜志上首次發表文章指出 ， 可以用膜通道檢測多核酸序列 ， 成為納米孔測序技術的起源 。
此次研究使用的是一種特殊的納米孔測序儀 ， 它通過檢測單個DNA分子通過膜上的小孔（納米孔）時電流的變化 ， 對DNA進行測序 。
“納米孔測序技術可以獲得包含數十萬個堿基對的‘超長讀取’ ， 這樣的長度可以跨越整個重復區域 ， 從而繞過了一些復雜的挑戰 。 ”汪強虎告訴采訪人員 ， 第一代基因測序技術一次只能讀取幾百個堿基對 ， 近二十年來測序技術取得長足進步 ， 讓那些曾經被認為十分棘手的重復序列測序 ， 變得相對容易 。
“這一成果無疑是個里程碑 。 ”汪強虎表示 ， 通過分析X染色體的基因信息 ， 科學家或將很快攻克一些復雜疑難疾病 。
比如X染色體上有著名的基因F8（凝血因子8）和F9(凝血因子9） ， 凝血因子8和9缺乏會導致血友病 。
因為男性只有一條X染色體 ， 一旦出現問題 ， 就無法正常產生凝血因子8和9 。 這也是為何血友病通常發生在男性身上的原因：女性帶有兩條X染色體 ， 如果有一條染色體出現問題 ， 而另一條正常 ， 通常不會出現血友病的病癥 ， 但是會遺傳給下一代 。
汪強虎認為 ， 新的人類基因組序列填補了目前人類參考基因組中的許多缺口 ， 為基因組研究開辟了新的領域 。 但潛在的挑戰依然存在 ， 比如 ， 1號染色體和9號染色體的重復DNA片段比X染色體上的要長得多 。 科學家接下來計劃繼續努力彌合更多未知的缺口區域 。
與此同時 ， 針對中國人的多個基因組計劃也在實施之中 ， 汪強虎介紹說：“目前人類參考基因組是以歐美人群為藍本 ， 但是歐美人群與中國人的基因還存在細微差別 。 例如中國工程院院士、南京醫科大學沈洪兵教授課題組通過全基因組關聯研究 ， 找到與中國人肺癌有關的19個易感基因 ， 作為中國人群肺癌多基因遺傳風險評估指標 ， 可實現前瞻性預防 。 ”

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