新技術可確定DNA序列源於母親還是父親

      生活中常聽到這樣的對話：張家閨女真漂亮，和她媽一模一樣；李家兒(er) 子小眼睛，像他爸。張媽媽到底是不是“無功空受祿”，而李爸爸又有沒有蒙受“不白之冤”？有了本文的新技術，一切自有分曉。當然，這隻是玩笑。正如文中所說，新技術的真本事，在於(yu) 評估染色體(ti) 病患病風險等方麵。舉(ju) 個(ge) 例子，具有較高患癌風險的人通常有多個(ge) DNA突變，新技術能確定這些突變是否來自同一條染色體(ti) ，如果是，患病風險將會(hui) 降低，因為(wei) 正常的那條染色體(ti) 往往可以補償(chang) 突變的影響。同樣道理，這項技術也會(hui) 讓器官移植配型更迅捷準確。

一項新技術成功地解決(jue) 了DNA測序中長期存在的一個(ge) 挑戰：確定一段特殊的遺傳(chuan) 序列是來自於(yu) 個(ge) 體(ti) 的母親(qin) 或是父親(qin) 。加州大學聖地亞(ya) 哥分校Ludwig癌症研究所的研究人員，在發表於(yu) 11月3日《自然生物技術》雜誌上的一項研究中詳細描述了這一方法，其有望推動研究基因導致疾病的機製，改進供體(ti) 與(yu) 器官的配型過程，幫助科學家們(men) 更好地了解人類的遷移模式。

領導這一研究的是加州大學的華人科學家任兵（Bing Ren）教授，其早年畢業(ye) 於(yu) 中國科技大學，現為(wei) 加州大學聖地亞(ya) 哥分校Ludwig癌症研究所基因調控實驗室主任，其主要從(cong) 事哺乳動物細胞基因調控網絡分析及細胞表觀遺傳(chuan) 學調控機製的研究。近年來在Science、Nature,、Cell雜誌上發表了一係列重要的研究成果。 任兵說：“這一技術將使得研究醫生能夠更好地評估個(ge) 體(ti) 的疾病風險。它有可能改變個(ge) 體(ti) 化醫療。”這項新技術被命名為(wei) “\"HaploSeq”。

任兵說：“當前的測序技術非常的快速，並且正迅速變得越來越便宜——現在測序一名個(ge) 體(ti) 的基因組僅(jin) 需大約1周時間，花費5,000美元。在不久的將來，每個(ge) 人的基因組都會(hui) 被測序。這將成為(wei) 一種醫療標準。但一直以來這一方案存在一個(ge) 問題。除了性染色體(ti) ，每個(ge) 人的每條染色體(ti) 都具有兩(liang) 個(ge) 拷貝。一個(ge) 拷貝來自母親(qin) ，另一個(ge) 拷貝來自父親(qin) 。當前的技術不能區分每個(ge) 基因的兩(liang) 個(ge) 拷貝，因此不能很好地確定特殊的遺傳(chuan) 差異，例如DNA的單堿基改變，是起源於(yu) 個(ge) 體(ti) 的母親(qin) 或是父親(qin) ——使得遺傳(chuan) 分析結果含混不清。

任兵的新技術組合了分子生物學和計算生物學方法，繞過了這一問題。這一方法使得研究人員能夠快速確定哪些遺傳(chuan) 變異共同發生在同一染色體(ti) 片段上，因此來自於(yu) 同一親(qin) 緣。“這一突破對於(yu) 在研究實踐中利用基因組學具有直接的意義(yi) ，對於(yu) 遺傳(chuan) 研究和發現也具有深遠的影響，”Ludwig癌症研究所研究人員Siddarth Selvaraj說。

更直接的影響是，這項技術將使得研究醫生能夠更好地評估個(ge) 體(ti) 的疾病風險，這是個(ge) 體(ti) 化醫療的基石。例如，癌症的風險人群往往具有一個(ge) 以上的DNA突變。HaploSeq能夠使得研究醫生確定兩(liang) 個(ge) 突變是存在於(yu) 相同的染色體(ti) 上或是在不同的染色體(ti) 上，從(cong) 而有助於(yu) 風險評估。例如，如果兩(liang) 個(ge) 突變存在於(yu) 相同的染色體(ti) 上，由於(yu) “好”的染色體(ti) 往往可以進行補償(chang) ，從(cong) 而有可能降低風險。

同樣，隨著進一步地改良，這一方法還有可能改進當前確定器官供體(ti) 與(yu) 受體(ti) 之間遺傳(chuan) 配型的繁瑣過程。大量的基因有助於(yu) 供體(ti) 與(yu) 受體(ti) 之間相容，但在這些基因中存在有許多的遺傳(chuan) 變異。新技術有可能幫助確定供體(ti) 和受體(ti) 之間的DNA差異是否可能是一種良好的匹配。任兵說：“這將需要開展更多的研究，通過建立一個(ge) DNA數據庫，有可能更、更便捷地將受體(ti) 與(yu) 供體(ti) 進行配對。”

新方法還將有助於(yu) 研究人員分析人類的遷移，根據他們(men) 的DNA序列來確定祖先。任兵說：“原則上，你可以將你的遺傳(chuan) 序列與(yu) 你的鄰居的遺傳(chuan) 序列進行比較，探求你們(men) 是否具有共同的近代祖先。采用我們(men) 的技術能夠研究每個(ge) 個(ge) 體(ti) 以及他們(men) 與(yu) 其他個(ge) 體(ti) 的關(guan) 係。隨著我們(men) 不斷地累積來自大量個(ge) 體(ti) 的數據，我們(men) 將能夠更地確定他們(men) 的關(guan) 係。”這樣的研究結果也將推動當前正在開展的一項研究HapMap計劃評估*的人類遺傳(chuan) 變異。

這一新技術的一個(ge) 優(you) 勢在於(yu) ，它是建立在一些常用測序技術之上，應該很容易被研究醫生和研究人員所利用。任兵說：“我預計這一新方法將得到相當廣泛的應用。”