這是基因測序技術的一小步，卻有可能是人類基因工程學發展的一大步。

　　近日，美國國立衛生研究院（NIH）人類基因組研究所（NHGRI）的研究人員宣布，終於(yu) 獲得了人類X染色體(ti) 的完整、無間隙、端對端的序列信息。

　　這一突破性發現公布在《自然》雜誌上，這表明有可能生成一個(ge) 人類染色體(ti) 的精確堿基序列，產(chan) 生人類基因組的完整序列。NHGRI主任、醫學博士埃裏克·格林說：“這項成就開啟了基因組學研究的新紀元。”

　　耗資30億(yi) 美元、於(yu) 1990年啟動的人類基因組計劃，經過十年努力，在2000年繪製出首個(ge) 人類基因組工作草圖。這是有史以來最準確、最完整的脊椎動物基因組序列。

　　但是，承載人類遺傳(chuan) 密碼的“密卷”並未被百分之百地破譯，仍然存在大量未知的缺口。這些缺口為(wei) 什麽(me) 遲遲不能補上？這次幫助科學家獲得X染色體(ti) 完整序列的是什麽(me) 基因測序技術？剩餘(yu) 的基因序列空白，能夠順利補上嗎？

　　給人類基因組測序就像在拚圖

　　如果你家裏有小朋友，或者你就是一個(ge) 拚圖愛好者，挑戰更多片數、更大畫幅的拚圖一定是你追逐的目標。

　　但是，你想過嗎，有一群不同國別的科學家也在挑戰一幅巨大的拚圖，而這幅“拚圖”可能包含的碎片高達數十億(yi) 片。這幅巨大的“拚圖”實際上就是全球許多機構和科學家多年來一直在努力完成的作品，也就是人類基因組圖譜。

　　DNA（脫氧核糖核酸）片段儲(chu) 存著生命的種族、血型及孕育、生長、凋亡等過程的全部信息。生物體(ti) 的生、長、衰、病、老、死等一切生命現象都與(yu) DNA有關(guan) 。

　　人類基因組非常長，包含約30億(yi) 個(ge) 堿基對。通過定位這些堿基對在DNA鏈上的準確位置，進而識別分析出各種基因及其功能，將使人類最終征服癌症、心髒病、阿爾茨海默症等多種頑疾。

　　需要說明的是，人類基因組並非對某一個(ge) 人進行測序研究。人類的基因大體(ti) 相似，無論你是男是女，黃皮膚還是藍眼睛。但是，每個(ge) 人都有自己的基因組“副本”，而且每個(ge) “副本”都略有不同。

　　因此，在基因組研究中，通常會(hui) 采用“參考基因組”的概念。參考基因組是一個(ge) 由科學家組裝的核酸序列數據庫，作為(wei) 物種的一個(ge) 基因組參考模版。

　　基因組參考聯盟（GRC）負責對參考基因組進行不定期更新。但目前參考基因組仍然不完整，其中的DNA序列存在許多缺口等待著填補。

　　“由於(yu) 人類基因組太長了，目前任何測序技術都無法一次性讀取所有的序列信息。因此，科學家隻能把基因組打碎成一個(ge) 個(ge) 小片段進行測序，最後再組裝起來。”南京醫科大學生物信息學係主任汪強虎教授說，在外人看來，這些科學家所做的工作就像是在“拚圖”。

　　在這幅“拚圖”中，有許多重複的序列。由於(yu) 測序技術隻能完成短片段讀取，重複序列就會(hui) 導致許多看起來幾乎完全相同的短片段出現。“這就好比拚圖中的藍天、草原，其中的每一小塊都是藍色或綠色，但又沒有線索告訴我們(men) 這些片段如何拚接在一起。”汪強虎說，這就帶來了許多缺口。

　　首先攻下的為(wei) 何是特殊的X染色體(ti)

　　眾(zhong) 所周知，人的細胞中有一個(ge) 細胞核，細胞核的遺傳(chuan) 物質在23對染色體(ti) 上，其中有一對是性染色體(ti) 。如果是女性，這對性染色體(ti) 就是XX，但如果是男性，就是XY。而每個(ge) 人的性染色體(ti) 一半來自父親(qin) 一半來自母親(qin) 。

　　“科學家選擇X染色體(ti) 進行補缺測序是有原因的。”汪強虎說，X染色體(ti) 在23對染色體(ti) 中長度中等，但是又包含許多遺傳(chuan) 信息，一旦能將X染色體(ti) 完整測序，也將為(wei) 今後其他染色體(ti) 的完整測序提供參考。

　　“這並非說Y染色體(ti) 就不重要。”汪強虎說，Y染色體(ti) 有27個(ge) 特別的編碼基因，是X染色體(ti) 沒有的，從(cong) 這點看，男孩要比女孩多27個(ge) 來自爸爸的編碼基因。

　　今年2月告破的28年前南京醫科大學女學生遇害案件，就是依靠Y-STR家係排查技術，先通過Y染色體(ti) 分析找到家族，再通過采集嫌疑人家族中11名男性口腔拭子並進行DNA比對，確認罪犯。

　　“Y染色體(ti) 為(wei) 男性特有，隻能來自於(yu) 父親(qin) 的遺傳(chuan) ，有點類似古人說的‘一脈相承’。”汪強虎告訴記者，就是爺爺傳(chuan) 給父親(qin) ，父親(qin) 傳(chuan) 給兒(er) 子。因此，一個(ge) 家族裏隻要對一位男性的Y染色體(ti) 進行了檢測，也就基本知道這個(ge) 家族裏其他男性的Y染色體(ti) 什麽(me) 樣。

　　女性會(hui) 繼承兩(liang) 條X染色體(ti) ，一條來自母親(qin) ，一條來自父親(qin) 。但是，這兩(liang) 條X染色體(ti) 並不相同，它們(men) 的DNA序列包含許多差異。

　　在這項研究中，研究人員沒有對人類正常細胞的X染色體(ti) 進行測序。而是選用了一種特殊的雌性細胞——具有兩(liang) 條來源相同的X染色體(ti) 。與(yu) 僅(jin) 具有X染色體(ti) 單拷貝的雄性細胞相比，這種細胞可提供更多的DNA進行測序。它還可以避免分析典型雌性細胞的兩(liang) 個(ge) X染色體(ti) 時遇到的序列差異。

　　納米孔技術是X染色體(ti) 測序最大功臣

　　與(yu) 20年前獲得的人類基因組草圖相比，這次科學家將X染色體(ti) 完整測序，最大功臣就是納米孔測序技術。

　　“這是一種第三代測序技術。”據汪強虎介紹，1996年美國哈佛大學的丹尼爾·布蘭(lan) 頓、加州大學的大衛·迪默及其同事，在美國《國家科學院院刊》雜誌上首次發表文章指出，可以用膜通道檢測多核酸序列，成為(wei) 納米孔測序技術的起源。

　　此次研究使用的是一種特殊的納米孔測序儀(yi) ，它通過檢測單個(ge) DNA分子通過膜上的小孔（納米孔）時電流的變化，對DNA進行測序。

　　“納米孔測序技術可以獲得包含數十萬(wan) 個(ge) 堿基對的‘超長讀取’，這樣的長度可以跨越整個(ge) 重複區域，從(cong) 而繞過了一些複雜的挑戰。”汪強虎告訴記者，第一代基因測序技術一次隻能讀取幾百個(ge) 堿基對，近二十年來測序技術取得長足進步，讓那些曾經被認為(wei) 十分棘手的重複序列測序，變得相對容易。

　　“這一成果無疑是個(ge) 裏程碑。”汪強虎表示，通過分析X染色體(ti) 的基因信息，科學家或將很快攻克一些複雜疑難疾病。

　　比如X染色體(ti) 上有著名的基因F8（凝血因子8）和F9(凝血因子9），凝血因子8和9缺乏會(hui) 導致血友病。

　　因為(wei) 男性隻有一條X染色體(ti) ，一旦出現問題，就無法正常產(chan) 生凝血因子8和9。這也是為(wei) 何血友病通常發生在男性身上的原因：女性帶有兩(liang) 條X染色體(ti) ，如果有一條染色體(ti) 出現問題，而另一條正常，通常不會(hui) 出現血友病的病症，但是會(hui) 遺傳(chuan) 給下一代。

　　汪強虎認為(wei) ，新的人類基因組序列填補了目前人類參考基因組中的許多缺口，為(wei) 基因組研究開辟了新的領域。但潛在的挑戰依然存在，比如，1號染色體(ti) 和9號染色體(ti) 的重複DNA片段比X染色體(ti) 上的要長得多。科學家接下來計劃繼續努力彌合更多未知的缺口區域。

　　與(yu) 此同時，針對中國人的多個(ge) 基因組計劃也在實施之中，汪強虎介紹說：“目前人類參考基因組是以歐美人群為(wei) 藍本，但是歐美人群與(yu) 中國人的基因還存在細微差別。例如中國工程院院士、南京醫科大學沈洪兵教授課題組通過全基因組關(guan) 聯研究，找到與(yu) 中國人肺癌有關(guan) 的19個(ge) 易感基因，作為(wei) 中國人群肺癌多基因遺傳(chuan) 風險評估指標，可實現前瞻性預防。”