《自然》：新一代高速測序技術完成沃森基因組

該成果向個人化基因組的目標又邁進了一步

圖片說明：新測序出的堿基代碼排出的沃森頭像。
（圖片來源：Nature）
 

在4月17日的《自然》雜志上，美國的科學家發表了首個利用新一代高速測序技術得到的全基因組，而接受這一全基因組測序的不是別人，正是“DNA之父”詹姆斯?沃森。該成果標志著人類基因組測序領域的又一個里程碑，新技術向個人化基因組這一偉大目標又邁進了一步。
 
這項由美國康涅狄格454 Life Sciences公司領銜開發的新技術，能夠讓更多的測序反應在同一表面同時進行，其最顯著優點就是大幅度降低了測序時間和花費。2003年，“人類基因組計劃”獲得首張人類全基因組圖譜，為了測定人類基因組的30億對堿基，科學家們花費了4.37億美元和13年的時間。此后，美國生物學家、“測序先鋒”Craig Venter領導的團隊在改進傳統技術的基礎上，開發出一種快速追蹤測序方法，并于2007年9月完成測定了Venter自身全基因組的測定工作。這花費了大約1億美元。而相比之下，這次新開發的下一代測序技術總共只花了不到150萬美元，耗費的時間只有4個月。
 
在新的技術中，研究人員避免了一個復雜而昂貴的過程——利用細菌對樣品進行克隆，而這在最早的測序方法中是必需的。研究人員直接通過一個稱為“聚合酶連鎖反應”（PCR）的過程，對樣品進行擴增。很長的DNA鏈會被并行測序器拆分開來，這些數據再作為計算機處理的“原料”，進行重新組裝和分析。
 
論文高級作者、454 Life Sciences的創始人、Rothberg兒童疾病研究所的Jonathan Rothberg表示，“Venter的基因組是上一代基因測序技術的終結。我們從2007年1月開始進行沃森的基因測序工作，5月就發布了原始數據。現在，這項新技術還在越來越好，越來越便宜。”
 
然而，并非人人都認同新的方法更好。Venter說，“這是測序技術的一個新標準，但我并不認為它也是基因組覆蓋和獨立裝配的新標準。”顧慮之一就是與傳統方法相比，這種快速的測序方法將DNA切得太碎（每段250個堿基），相應的，探測基因組中擁有大塊重復序列的區域就變得更加困難，因此就讓片斷重新裝配成基因組在技術上很有挑戰性。
 
美國華盛頓大學的遺傳學家Evan Eichler說，他發現5%—10%的沃森基因組是由這種復雜的區域組成的，其中包含著個體差異很大的致病基因。“我所關注的就是新的測序技術能否帶給我們這些區域中的信息？”還有一些人指出，論文的作者很大程度上是在人類基因組計劃的參考序列指引下，才得以重新組裝出整個基因組。加州大學戴維斯分校的進化生物學家Jonathan Eisen表示，“他們下一步的工作就是要表明在沒有參考的情況下，新技術同樣能夠把事情做好。”
 
不過，論文作者還是堅持認為，新的研究成果是一個重要的里程碑，尤其在聯系個人化基因組和個人化治療方面。因為破解生命密碼并找到缺陷基因對于各種遺傳疾病、癌癥、肥胖等具有難以估量的意義。 
（《自然》（Nature），452, 872-876 (17 April 2008)，David A. Wheeler, Jonathan M. Rothberg）
 
更多閱讀（英文）
 
《自然》論文摘要
 
沃森基因組測序結果
 
測序先鋒Craig Venter完整測定自身基因組