《自然方法学》最新技术检测基因差异

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2007年10月16日 来源:生物通

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  来自埃默里大学(Emory University)医学院等处的研究人员发展了一种新技术,从而研究人员能更容易地发现导致疾病严重后果的细微的和被忽视的遗传变异。这种以芯片技术为基础的,称为Microarray-based Genomic Selection (MGS)的方法能帮助科学家们获得并富集特异大片段DNA区域,然后利用DNA测序方法比较个体之间遗传差异。

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生物通报道:来自埃默里大学(Emory University)医学院等处的研究人员发展了一种新技术,从而研究人员能更容易地发现导致疾病严重后果的细微的和被忽视的遗传变异。这种以芯片技术为基础的,称为Microarray-based Genomic Selection (MGS)的方法能帮助科学家们获得并富集特异大片段DNA区域,然后利用DNA测序方法比较个体之间遗传差异。

这一研究报告公布在10月14日的《Nature Methods》再现版上(将于11月印刷出版),文章的第一作者是David Okou博士,通讯作者为埃默里大学医学院人类遗传性副教授Michael Zwick博士。

大部分人类遗传学研究人员的目的都是为了发现疾病易感基因组中的变异,尽管目前已经取得了人类基因组计划的成功,以及建立了一些下一代DNA测序平台,但是仍然缺乏一种简单的,便宜的筛选特异区域的方法,这对于检测个体中细微遗传差异来说是极大的障碍。埃默里大学的研究人员提出了这一新方法MGS将为达到这一目的铺上重要的一块基石。

以芯片技术为基础的基因组筛选方法MGS利用高密度芯片上的DNA寡核苷酸(探针)直接从基因组中捕获并提取目标区域。这些探针是从参照人类基因组中挑选出来,并与靶标互补的。一旦靶标被筛选出来,重新测序芯片核其它测序技术将可以用于识别变异,埃默里大学的研究人员认为MGS技术帮助他们更方便的比较了许多个体中的遗传差异,提出健康与疾病之间的差别。

Zwick博士认为,“人类基因组计划主要集中于对一个人类基因组的测序——这一技术方法需要大型产业构架,许多人力,以及大量的资金支持”,“因此问题由此产生了,我们是否可以在一个仅仅只有一个研究人员,少量成员组成的实验室里,重新测序一部分基因组,甚至整个基因组呢?现在的回答是肯定的”。

遗传学家已经发现了许多对于健康致命的显著遗传变异的许多种类群,但是科学家们很少关注的一些基因组部分中的变异,以及更细微的差异也许也产生了不良的后果,但是利用已有的技术很难检测到。

其它分离和研究一种特异基因组区域的方法,比如PCR和BAC克隆相对而言都要耗费人力物力,对于单个实验室而言较难完成基因组中较大区域的检测,而且也相对而言比较昂贵。

而MGS不同于检测基因表达的典型的芯片技术,是一种能捕获特异基因组序列的芯片方法,在这篇文章中,MGS这种技术可以用于确定父本样品种DNA的序列。

Zwick表示,“重新测序芯片的意义就在于设计芯片在一个reference sequence每一个位点上识别碱基”,“你可以利用人类基因组reference sequence,寻找差异变化,这种新技术可以帮助一个常规规模的实验室获得许多数据,并且所需资金比一个测序中心的少的多”。
(生物通:万纹)

人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出,于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序,发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息。与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。

1986年,诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco发表短文《肿瘤研究的转折点:人类基因组测序》(Science, 231: 1055-1056)。文中指出:如果我们想更多地了解肿瘤,我们从现在起必须关注细胞的基因组。…… 从哪个物种着手努力?如果我们想理解人类肿瘤,那就应从人类开始。……人类肿瘤研究将因对DNA的详细知识而得到巨大推动。”

什么是基因组(Genome)?基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层意义:遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘,就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。

为什么选择人类的基因组进行研究?因为人类是在“进化”历程上最高级的生物,对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。

在人类基因组计划中,还包括对五种生物基因组的研究:大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠,称之为人类的五种“模式生物”。

HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。

原文摘要:
Published online: 14 October 2007; | doi:10.1038/nmeth1110
Multiplex amplification of large sets of human exons
Abstract

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