美国科学院院士、哈佛大学教授谢晓亮课题组与北京大学生物动态光学成像中心研究员李瑞强课题组等合作，首次实现了高覆盖度的单个精子的全基因组测序，构建了迄今为止重组定位精度最高的个人遗传图谱，在男性不育症研究和肿瘤早期诊断及个体化治疗等生物医学领域有着广泛的应用前景。研究论文《单细胞全基因组测序探索精子重组规律和遗传缺陷》日前在国际权威杂志《科学》发表，该期《科学》杂志也将单细胞全基因测序列为2013年六大值得关注的科学领域之一。 
    
    该研究使用谢晓亮课题组新近发明的MALBAC扩增技术对一个亚洲男性的99个精子进行了单细胞全基因组DNA扩增，并且利用HiSeq高通量测序技术对每个精子分别进行了一倍深度的测序。数据分析发现，平均每个精子中的片段交叉重组个数约为26.6个，与之前的报道基本吻合。该项工作片段交叉重组的定位精度远远超过了几个月前斯坦福大学一小组的报道。研究人员发现，个人的重组率分布在百万碱基尺度范围内与群体的重组率分布基本上是一致的，并且在个人水平上基因区附近的重组率也有降低的趋势，证明了这一现象是由分子机制决定的，而非自然选择的结果，从而解决了一个困扰学术界多年的问题。 
    
    此外，在精子测序的结果中，研究人员还发现了5%的精子基因组是非整倍体的，而非整倍体（如21号染色体三体）将造成严重的先天性出生缺陷。因此，利用单细胞全基因组测序技术，有望揭示更多的导致男性不育症的原因。 
    
    谢晓亮还指出，已有的研究表明，基因或基因组变异是肿瘤发生的根本原因，利用单细胞全基因组测序技术，可以对获取的肿瘤细胞进行更为精确和深入的分析，了解癌细胞的基因如何突变，以及肿瘤的来源、属于哪种基因型等，为早期检测和诊断肿瘤及其个体化治疗提供指导。 
    
    延伸阅读： 
    
    减数分裂期间同源染色体之间发生的片段交叉重组，对于实现遗传物质的分离至关重要，也是产生生物基因组多态性的重要机制。重组率在整个基因组中并非均匀分布，而是集中在一些散布的狭小区域内，并且不同物种之间以及相同物种的不同个体之间都可能存在明显的差别。以往对于人类染色体重组的研究，受实验技术的限制，分辨率一直都比较低。另外，由于一个家庭内的孩子数目有限，以往的研究都是在群体水平上开展的，而无法开展个人水平的遗传重组规律研究。 
    
    单细胞DNA扩增技术和高通量测序技术的发明，使得测序单个精子的基因组成为可能。利用精子基因组测序技术来研究人类的染色体重组规律，具有以往技术无法比拟的优势。首先，精子是天然重组产生的单倍体，取材方便，而且从一个人可取的精子数量几乎是无限的，可以很容易地研究个人水平的重组分布规律；其次，全基因组测序技术提供了最高的分子标记密度，能够得到最为精确的片段交叉重组定位结果。随着测序成本的迅速降低，可以测序一个人更多的精子，从而获得精度更高的个体特异性的重组率分布图谱，也可以通过比较很多人的精子来研究重组率分布在不同个体之间的差异。 
    

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