2003年,美国国防部和国立卫生研究院宣布,历经13年的研究,在投入了27亿美元之后,人类基因组的测序工作终于大功告成。
然而,理解人类遗传学的征程远未结束。基因组——也就是30亿个DNA碱基对——的整体布局因人而异,而且差别悬殊。因此,号称是“人类基因组测序”,其实只是给一个人的基因组测了序(出于隐私保护方面的考虑,此人的身份被严加保密)。
尽管现在,针对小段DNA的测序工作已经非常常见,但医生在研究罕见遗传病时,需要对病人的基因材料有一个总体的了解,才能找到致病突变。寻找这些故障基因就好像《寻找沃尔多》游戏,只是你要在30亿穿条纹衫的人中间,找出沃尔多本尊。而且,这将是一场耗资30亿美元的游戏。
在3月23日发表于《科学》(Science)杂志的一篇论文中,来自贝勒医学院、麻省理工学院和哈佛大学的研究人员表示,他们可以只花1万美元,给任何基因组进行完整测序,而且前后只需要几周时间。他们用一种传播寨卡病毒的蚊子试手,对它们的DNA进行了重新测序。
之前,科学家在给基因组测序时,要用计算机将小段小段的基因编码拼合起来。对于这些片段应在何处接合,我们很难确知,一个原因就是,DNA分子并不是一条简单的长链:它就像折纸艺术,将两米长的基因材料层层叠叠压缩起来,塞入每个细胞的细胞核中。“寻找拼合点就像是从一箱子拼图碎片中寻找缺失的那么几块。” 该论文的联名作者、布罗德研究所(Broad Institute Massachusetts)的基因学家丹尼尔·尼夫塞(Daniel Neafsey)在接受《自然》杂志采访时说。
论文提出的新方法名为“3D组装法”,即参照DNA褶皱,将这些较短的DNA序列组装起来。据《休斯敦纪事报》(Houston Chronicle)报道,研究人员在拼接DNA时,利用的是DNA样本的天然外形,而不是拿它们与其他的序列相对照,这样做使成本得到大幅削减。
为证明这一方法的可行性,2007年,科学家对寨卡病毒携带者之一——埃及伊蚊(学名:Aedes agypti)——的基因组进行了完整测序。科学家并没有绘制出埃及伊蚊的完整基因图谱,因为DNA片段有很多,并不是每一个片段的组装方式都是已知的。
虽然3D组装法还有待进一步的完善,但科学家们认为,他们对这种蚊子的基因有了更加清晰的认识,可以着手降低它们传播病毒的能力。
研究人员们希望,3D组装法的用途能拓展到人类病人和蚊子以外。“由于基因组是从零开始构建起来的,3D组装法适用于从灰熊到番茄的各类物种。”贝勒医学院基因学家、论文联名作者雷斯·利伯曼·艾登(Erez Lieberman Aiden)说,“而且这个办法颇为简单。”
翻译:雁行
来源:QUARTZ

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