《自然》：新一代高速测序技术完成沃森基因组

该成果向个人化基因组的目标又迈进了一步

图片说明：新测序出的碱基代码排出的沃森头像。
（图片来源：Nature）
 

在4月17日的《自然》杂志上，美国的科学家发表了首个利用新一代高速测序技术得到的全基因组，而接受这一全基因组测序的不是别人，正是“DNA之父”詹姆斯•沃森。该成果标志着人类基因组测序领域的又一个里程碑，新技术向个人化基因组这一伟大目标又迈进了一步。
 
这项由美国康涅狄格454 Life Sciences公司领衔开发的新技术，能够让更多的测序反应在同一表面同时进行，其最显著优点就是大幅度降低了测序时间和花费。2003年，“人类基因组计划”获得首张人类全基因组图谱，为了测定人类基因组的30亿对碱基，科学家们花费了4.37亿美元和13年的时间。此后，美国生物学家、“测序先锋”Craig Venter领导的团队在改进传统技术的基础上，开发出一种快速追踪测序方法，并于2007年9月完成测定了Venter自身全基因组的测定工作。这花费了大约1亿美元。而相比之下，这次新开发的下一代测序技术总共只花了不到150万美元，耗费的时间只有4个月。
 
在新的技术中，研究人员避免了一个复杂而昂贵的过程——利用细菌对样品进行克隆，而这在最早的测序方法中是必需的。研究人员直接通过一个称为“聚合酶连锁反应”（PCR）的过程，对样品进行扩增。很长的DNA链会被并行测序器拆分开来，这些数据再作为计算机处理的“原料”，进行重新组装和分析。
 
论文高级作者、454 Life Sciences的创始人、Rothberg儿童疾病研究所的Jonathan Rothberg表示，“Venter的基因组是上一代基因测序技术的终结。我们从2007年1月开始进行沃森的基因测序工作，5月就发布了原始数据。现在，这项新技术还在越来越好，越来越便宜。”
 
然而，并非人人都认同新的方法更好。Venter说，“这是测序技术的一个新标准，但我并不认为它也是基因组覆盖和独立装配的新标准。”顾虑之一就是与传统方法相比，这种快速的测序方法将DNA切得太碎（每段250个碱基），相应的，探测基因组中拥有大块重复序列的区域就变得更加困难，因此就让片断重新装配成基因组在技术上很有挑战性。
 
美国华盛顿大学的遗传学家Evan Eichler说，他发现5%—10%的沃森基因组是由这种复杂的区域组成的，其中包含着个体差异很大的致病基因。“我所关注的就是新的测序技术能否带给我们这些区域中的信息？”还有一些人指出，论文的作者很大程度上是在人类基因组计划的参考序列指引下，才得以重新组装出整个基因组。加州大学戴维斯分校的进化生物学家Jonathan Eisen表示，“他们下一步的工作就是要表明在没有参考的情况下，新技术同样能够把事情做好。”
 
不过，论文作者还是坚持认为，新的研究成果是一个重要的里程碑，尤其在联系个人化基因组和个人化治疗方面。因为破解生命密码并找到缺陷基因对于各种遗传疾病、癌症、肥胖等具有难以估量的意义。 
（《自然》（Nature），452, 872-876 (17 April 2008)，David A. Wheeler, Jonathan M. Rothberg）
 
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《自然》论文摘要
 
沃森基因组测序结果
 
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