不老的传说PacBio第三代测序应用新进展

　　自然界中存在着各种奇妙的生物，扁形虫(flatworm)就是其中一种，科学家发现，永生的秘密或许就藏在扁形虫身上。这些生活在湖泊和池塘的蠕虫具有一次又一次再生的非凡能力，相当于可以长生不老。

　　如果将一条扁形虫一刀两断，带着头的那一部分会再长出一条尾巴来，而带着尾巴的那一部分会再长出一个头来。如果把它切成20段，就变出20条虫，而且每条都是完全复制。英国诺丁汉大学的科学家培育了2万多条虫，它们都来自第一条虫，他们指出，它们的身体和器官没有出现衰老迹象。

上图. 切开的虫子，眼点逐步出现生成

　　这些扁形动物获得永生的关键是端粒，这些微小的生物钟像帽子一样覆盖在染色体末端。对于其他生物，通常情况下，随着时间推移，端粒会越来越短，阻止细胞分裂、再生，致使最终衰老。但在这种扁形动物体内，端粒完好无损，从而使细胞无限分裂，阻止衰老。

　　这种对端粒的保护机制，使它们具备了再生能力，进一步了解这些蠕虫再生的原因将有助于科学家完成“圣杯”实验，实现不断再生心脏、肝脏或脑细胞的目标，同时，还将加快研发延缓老年疾病药物的进程。

　　但就其分子机制展开的研究，遇到了很大困难。该物种基因组非常特殊，75%的基因组为简单重复序列和转座子，对它进行测序和组装充满了挑战，根本无法注释良好的基因组序列，无法开展现代遗传学和分子生物学方面研究，使其价值无法得到挖掘和发挥。就如传说中的克里特岛迷宫一样，看似简单，却是一个不可能完成的任务。

　　PacBio第三代测序技术，就如最终解决迷宫难题的那个线团。在2015年9月21日《PNAS》杂志上发表了由美国冷泉港实验室、霍华德休斯医学院等单位共同开展的关于扁形虫基因组和转录组方面的研究成果，“Genome and transcriptome of the regeneration competent flatworm, Macrostomum lignano”。

　　作者提到，曾经试图用illumina 二代测序技术对其进行基因组测序和组装，但结果非常不尽人意，170x的覆盖度的数据量，组装出来的contig N50却仅为222bp，完全拼不上呀，在二代测序尝试以失败告终之后，作者采用了最先进的以长读长著称的PacBio第三代单分子实时测序技术，通过130x的覆盖度，组装得到的contig N50达到了惊人的64kb，与二代测序组装结果相比，足足提升了近300倍。

　　以此基因组为基础，研究者后续从转录组层面进行基因注释，并比较了扁形虫与哺乳动物干细胞发育相关的重要转录因子的差异，取得了极为丰富的信息量。

　　这种极端复杂基因组测序的成功，在业界引起了轩然大波，GenomeWeb当天就对该文进行了第一时间的报道，在报道中，报道者也对Pacbio 长读长单分子测序技术对复杂基因组测序能力给予了高度评价。

　　从PacBio测序结果中挖掘的信息量巨大，无论是高GC含量区，简单重复片段，大片段重复区域，转录组分析，miRNA等等，都远超过illumina测序覆盖的范围，完胜二代测序结果。