2008十大突破：基因组测序多快好省

　　

从2007年一路走来，新一代测序技术都闪烁着耀眼的光芒，也承载着全人类的希望。在规模宏大的人类基因组计划完成之后，千人基因组计划、癌症基因组计划陆续启动。如果每个基因组图谱都需要13年，那么千人基因组计划需要一万年才能完成。一万年，无法想象，也许地球已经不存在了。实际上，千人基因组计划的预计完成时间是三年，而不是一万年，凭什么？凭的就是新一代测序技术。

2005年454公司首推划时代的新一代测序仪，从而引发了测序市场上454、Illumina、ABI等公司在新一代测序技术上的比拼高潮。也正是这种你追我赶，让绘制人类全基因组图谱由过去的耗费4.37亿美元和13年时间，骤然缩短到如今SOLiD 3运行一次即获得20GB可定位测序数据，相当于人类基因组的7倍覆盖度，费用低于6万美元。

世界著名的Sanger研究院更是极好的范例。虽说它以“测序之父”Sanger的名字命名，但它还是摒弃了传统的Sanger测序，投入新一代测序技术的怀抱。成果也是相当显著，研究院6个月内的测序量相当于300个人类基因组，也就是说，一星期就能搞定15个。这只是7月份的数据，说不定现在又翻了几番。

2008年的基因组研究硕果累累。第一个个人基因组图谱、第一个中国人、第一个女性、第一个癌症病人、第一个非洲人的基因组图谱陆续出炉，这么多的第一个，绝不是偶然。这也是新一代测序技术在07年被评为年度技术之后，今年仍然跻身十大突破之列的原因。

在此，我们盘点了08年最具代表性的基因组研究成果，让大家进一步了解新一代测序技术。

首张个人基因组图谱

在4月17日的《自然》杂志上，美国贝勒医学院和454公司的科学家发表了首个利用新一代测序技术得到的全基因组，而接受这一全基因组测序的不是别人，正是“DNA之父”詹姆斯•沃森。该成果标志着人类基因组测序领域的又一个里程碑，新技术向个人化基因组这一伟大目标又迈进了一步。
研究小组确定出这个基因组中有330万个SNP，其中超过60万个是之前未知的。大约10500个SNP导致氨基酸替代，进而可能改变蛋白质功能。另外，他们还检测到20万个小的插入和删除多态性，以及少数的拷贝数变异，这些能导致染色体区域中的局部变化。值得一提的是，他们还测序了人类参考基因组中不含的基因组序列部分。这次测序总共只花了不到150万美元，耗费的时间只有4个月。

首张女性个人基因组图谱

沃森之后，终于轮到了克里克。一个月后，世界上首张女性个人基因组图谱出炉。这次的DNA测序是由荷兰莱顿大学医学中心通过Illumina公司的1G测序仪来完成的，总共测定了约220亿个碱基对，几乎相当于人类基因组碱基对数量的8倍。测序的对象是莱顿大学的临床遗传学家克里克博士。整个项目大约花费4万欧元（约6.33万美金）。这不包括后续生物信息学进一步分析的费用。

首张中国人基因组图谱

10月11日深圳华大基因对外宣布，他们已经成功绘制完成第一个完整中国人基因组图谱（又称“炎黄一号”），这也是第一个亚洲人全基因序列图谱。该项目是我国科学家继承担国际人类基因组计划1%任务、国际人类单体型图谱10%任务后，用新一代测序技术独立完成的100%中国人基因组图谱。这个研究成果登上了11月6日的《nature》杂志封面。其中所用的基因组DNA来自杨焕明院士，前北京基因组研究所所长，也是文章的作者之一。

研究人员利用Illumina公司的Genome Analyzer测序仪对整个基因组进行测序，测序数据总量达到1177亿碱基对，基因组平均测序深度达到36倍，有效覆盖率高达99.97％，变异检测精度达99.9％以上。同时研究人员从中识别出了大约300万个SNPs，其中13.6％在dbSNP数据库中没有出现过，基因型分析证明这些SNP具有高精确性和一致性。

首个癌症基因组图谱

11月，美国科学家首次完成了白血病患者的完整基因组测序工作。同时，研究小组还从患者的皮肤中取得样品获得了全基因组图谱，将两者进行比对。最终发现了10个发生了后天性突变的基因，其中2个就是先前研究者已经找出的基因，这2个基因主要促进癌症的发生。有趣的是另外8个基因在所有的癌症细胞中都存在，但是关于它们的功能现在科学家们了解的很少。测序技术将为癌症的靶位治疗带来新的契机。

首张非洲人基因组图谱

早在今年2月，美国Illumina公司就宣布已经对一名非洲男子进行了完整的基因组测序，文章刊登在11月的《Nature》杂志上，与炎黄一号、癌症基因组图谱同日刊出，彰显了新一代测序技术的强势。

此外，前不久韩国研究机构宣布，第一个完整的韩国人基因组图谱已经绘制成功。测序分析中使用的遗传物质来自于嘉泉医科大学教授金圣镇。染色体碱基序列分析发现，在非洲人、西方人及东方人中，韩国人的基因属于东方人类型，居中国人和日本人之间。以单核苷酸多态性位点（SNP）分析，金圣镇的染色体与美国沃森和中国杨焕明此前发表的染色体序列的差异度分别为0.05%和0.04%。

研究还发现，金圣镇的染色体具有323万个单核苷酸多态性位点，与沃森、文特尔和杨焕明等三人在研究成果中发表的染色体结构相对比，其中有158万个单核苷酸多态性位点未得到清晰阐述。这意味着在每1万个DNA碱基中分布有6个。韩国研究人员相信，这些相当于人类染色体全长的0.06%的单核苷酸多态性位点是韩国人所特有的。

除了以上这些振奋人心的个人基因组之外，在新一代测序技术的协助下，许多植物、动物和微生物的测序工作也陆续完成。美国科学家近日通过一团来自数万年前死亡的两头猛犸象的毛发，成功破译出了猛犸象80%的基因组。我们的国宝大熊猫“晶晶”基因组框架图也正式绘制完成。此外，还有许许多多的研究成果。

也许，几年后，我们花几百块或几千块，就能拿到一张自己的基因组图谱。让我们拭目以待。

（生物通 余亮）