美国国家卫生研究院(NIH)下属的国家人类基因组研究所(NHGRI)的研究职员制造出了第一小我私家类染色体
，从端粒到端粒DNA完整序列。

克日揭晓在《自然》杂志上的研究效果批注
，准确地天生人类染色体的碱基序列现在是可能的
，这将使研究职员能够天生完整的人类基因组序列。

"这一成绩开启了基因组学研究的新时代
，"美国国家基因组研究所主任、医学博士Eric Green说道。"爆发真正完整的染色体和基因组序列的能力是一项手艺壮举
，它将资助我们获得对基因组功效的周全明确
，并为在医疗保健中使用基因组信息提供信息。"

经由近二十年的刷新
，人类基因组参考序列是迄今为止最准确和完整的脊椎动物基因组序列。然而
，其中仍然尚有数百个未知的空缺或缺失的DNA序列。

图片泉源：Nature

这些缺口通常包括重复的DNA片断
，难以测序。然而
，这些重复片断包括可能与人类康健和疾病相关的基因和其他功效元素。

由于人类基因组很是长
，由约莫60亿个碱基组成
，DNA测序机无法一次读取所有碱基。取而代之的是
，研究职员将基因组切成更小的片断
，然后剖析每一个片断
，每次爆发几百个碱基的序列。这些较短的DNA序列必需被重新组合在一起。

国家人类基因组研究所(NHGRI)的资深作者Adam Phillippy博士将这个问题比作解决一个谜题。"想象一下
，我们要重修一个拼图游戏。若是你用的是更小的碎片
，每一块都包括了更少的配景来找出它的泉源
，特殊是在拼图中没有任何奇异线索的部分。人类基因组测序也是云云。直到现在
，这些片断都太小了
，没有步伐把基因组拼图中最难的部分拼在一起。"

在24条人类染色体(包括X和Y)中
，研究作者Phillippy和Karen Miga博士选择先完成X染色体序列
，由于它与许多疾病有关
，包括血友病、慢性肉芽肿病和杜氏肌营养不良。

人类有两套染色体
，划分来自怙恃。例如
，女性从心理上继续了两条X染色体
，一条来自母亲
，另一条来自父亲。然而
，这两条X染色体并不完全相同
，它们的DNA序列会有许多差别之处。

在这项研究中
，研究职员没有对来自正凡人类细胞的X染色体举行排序。相反
，他们使用了一种特殊的细胞类型--有两个相同的X染色体。这样的细胞比只有一个X染色体副本的男性细胞提供更多的DNA举行测序。它还阻止了剖析一个典范女性细胞的两个X染色体时遇到的序列差别。

作者和他们的同事们使用了新手艺
，可以对长段DNA举行测序。他们没有准备和剖析小的DNA片断
，而是使用了一种坚持DNA分子基本完整的要领。然后用两种差别的仪器剖析这些大的DNA分子。每一种机械都能爆发很长的DNA序列
，这是以前的仪器无法完成的。

在以这种方法剖析了人类的X染色体后
，Phillippy和他的团队使用他们新开发的盘算机程序将天生的序列的许多片断组合起来。Miga的研究小组致力于缩小X染色体上最大的剩余序列逍遥
，也就是染色体中心部分被称为着丝粒的约300万个重复DNA碱基。

关于研究职员来说
，没有"黄金标准"来批判性地评估组装这种高度重复的DNA序列的准确性。为了资助确认所天生序列的有用性
，Miga及其相助者执行了几个验证办法。

"现实上
，我们以前从未在凯时基因组中看到过这些序列
，也没有许多工具来测试凯时展望是否准确。这就是为什么让基因组学领域的专家加入进来并确保最终产品的质量是主要的。"

这是端粒到端粒(T2T)同盟更普遍建议的一部分
，部分由NHGRI资助。该同盟的目的是天生一份完整的人类基因组参考序列。

图片泉源：Nature

T2T同盟仍在继续研究剩余的人类染色体
，目的是在2020年天生完整的人类基因组序列。

研究职员体现还不知道在新发明的序列中会发明什么
，但这是令人兴奋的未知发明。这是一个全基因组序列的时代
，他们正一心一意地拥抱它。

潜在的挑战依然保存。例如
，1号染色体和9号染色体具有比X染色体大得多的重复DNA片断。

Miga说："我们知道
，我们基因组中这些以前未绘制的位点在个体之间有很大的差别
，但主要的是要最先弄清晰这些差别是怎样影响人类生物学和疾病的。"Phillippy和Miga都以为
，增强测序要领将继续在人类遗传学和基因组学领域创立新的时机。

参考资料：

Miga
， K.H.
， Koren
， S.
， Rhie
， A. et al. Telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome. Nature (2020). https：//doi.org/10.1038/s41586-020-2547-7

Researchers generate complete human X chromosome sequence

New technique promises more accurate genomes

Ross
， M.
， Grafham
， D.
， Coffey
， A. et al. The DNA sequence of the human X chromosome. Nature 434
， 325-337 (2005). https：//doi.org/10.1038/nature03440