央廣網(wǎng)北京4月5日消息 據(jù)中央廣播電視總臺(tái)中國(guó)之聲《新聞超鏈接》報(bào)道，4月1日凌晨，被譽(yù)為生命科學(xué)“登月計(jì)劃”的人類(lèi)基因組測(cè)序再次取得重大進(jìn)展：國(guó)際科學(xué)團(tuán)隊(duì)端粒到端粒聯(lián)盟（T2T）發(fā)表了第一個(gè)完整的、無(wú)間隙的人類(lèi)基因組序列，首次揭示了高度相同的節(jié)段重復(fù)基因組區(qū)域及其在人類(lèi)基因組中的變異。《科學(xué)》雜志連發(fā)6篇論文報(bào)告這一成就。
早在2001年，由6國(guó)科學(xué)家共同參與的國(guó)際人類(lèi)基因組計(jì)劃首次公布人類(lèi)基因組圖譜及初步分析結(jié)果；2003年公布了人類(lèi)基因組序列草圖。由于技術(shù)限制，當(dāng)初的人類(lèi)基因組計(jì)劃留下了大約8%的“空白”間隙。
當(dāng)時(shí)這8%為什么測(cè)不出來(lái)？如今科學(xué)家是如何完成首個(gè)完整無(wú)間隙人類(lèi)基因組序列的？人類(lèi)基因組測(cè)序完成有什么意義？
當(dāng)時(shí)這8%為什么測(cè)不出來(lái)？這些部分是負(fù)責(zé)干什么的？
在2003年公布的人類(lèi)基因組序列草圖中，人類(lèi)基因組的絕大部分區(qū)域已經(jīng)能夠通過(guò)測(cè)序進(jìn)行讀碼，其中真正屬于編碼蛋白質(zhì)基因的部分只占到1%，剩下99%的區(qū)域包含著大量突變，是不編碼蛋白質(zhì)序列的片段，因此，也曾被科學(xué)家稱(chēng)為“垃圾序列”。
但在后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)，“垃圾序列”中也包含著很多與基因本身的調(diào)控功能有重要聯(lián)系的序列區(qū)域，對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因區(qū)域有調(diào)控作用。然而，想要對(duì)它進(jìn)行測(cè)序，困難重重，因?yàn)槠渲写嬖谥罅恐貜?fù)序列，當(dāng)時(shí)的測(cè)序方法難以應(yīng)對(duì)。
北京航空航天大學(xué)教授、結(jié)構(gòu)生物學(xué)家、中國(guó)生物物理學(xué)會(huì)科普工委秘書(shū)長(zhǎng)葉盛介紹，人類(lèi)的染色體中有接近31億對(duì)堿基，但當(dāng)時(shí)的測(cè)序技術(shù)每次只能讀取幾百位堿基，兩者之間存在著巨大的差距。而且當(dāng)時(shí)研究人員所使用的鳥(niǎo)槍法技術(shù)，需要把整個(gè)DNA全部剪斷，再對(duì)碎片進(jìn)行測(cè)序，之后根據(jù)碎片之間重疊的部分重新拼接。大量重復(fù)序列的存在令拼讀變得十分困難，導(dǎo)致很多區(qū)域被遺漏，也就是這8%的“空白”間隙。
現(xiàn)在科學(xué)家是用什么方法測(cè)序成功的？
葉盛表示，技術(shù)的進(jìn)步解決了這一歷史遺留問(wèn)題。
一開(kāi)始，下一代測(cè)序技術(shù)（Next generation）出現(xiàn)，將讀取DNA序列的長(zhǎng)度增加到了1000位左右。但本質(zhì)上與初代測(cè)序技術(shù)沒(méi)有區(qū)別，仍是拼接式讀碼。最新的測(cè)序技術(shù)——長(zhǎng)讀測(cè)序，也叫納米孔技術(shù)。單層材料上的納米孔非常小，僅能通過(guò)DNA中的一個(gè)單鏈，并且每一個(gè)堿基通過(guò)時(shí)都會(huì)被“卡一下”，而ACTG四種不同堿基分別被卡住時(shí)，所反映的電位也不同，從而可以快速識(shí)別出“卡住的”是哪一個(gè)堿基，大大提高了讀碼效率。這種技術(shù)無(wú)須將DNA剪斷再重組，而是用電信號(hào)將DNA鏈一口氣讀下來(lái)，徹底填補(bǔ)了過(guò)去遺留的8%的空白。
人類(lèi)基因組測(cè)序完成有什么意義？
這一成果對(duì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)有推動(dòng)作用。雖然還不能解決具體的疾病，但能夠幫助減輕后續(xù)其他基因組的測(cè)序工作。葉盛舉例，想要研究某一種疾病與人體基因的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，需要分別對(duì)幾千名病患和健康人的基因組進(jìn)行測(cè)序，才有可能找到問(wèn)題基因，工作量巨大。而完整的、無(wú)間隙的人類(lèi)基因組序列測(cè)序的成功能夠幫助鎖定某個(gè)區(qū)域，甚至無(wú)須使用長(zhǎng)讀測(cè)序，使用初代測(cè)序技術(shù)或下一代測(cè)序技術(shù)就可以完成。
此外，該成果還能幫助比較不同人種之間的基因序列，有利于厘清人類(lèi)的進(jìn)化史。曾有研究發(fā)現(xiàn)，起源于非洲大陸的人類(lèi)群體中有著非常豐富的遺傳多變性，在面對(duì)嚴(yán)苛的環(huán)境條件時(shí)產(chǎn)生突變，獲得更高的生存能力，但是從非洲走出的一支人類(lèi)群體所包含的遺傳突變型就比較少。因此，葉盛認(rèn)為，本次基因測(cè)序的完成從分子層面進(jìn)一步論證了非洲起源說(shuō)的正確性。
目前的測(cè)序只測(cè)了一個(gè)人類(lèi)的細(xì)胞樣本，對(duì)于其他人類(lèi)樣本的全基因組測(cè)序工作也在進(jìn)行之中。不積跬步無(wú)以至千里，相信在邁出這一步之后，世界各國(guó)的科學(xué)家還將繼續(xù)前行，努力破譯人類(lèi)基因密碼。
監(jiān)制：白中華
記者：鶴佳 劉飛
編輯：潘雨薇 彭毓姬
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