——— 一個細胞也夠用 ———

    “擴增”妙法用于卵細胞基因測序

    要想分析一個單細胞的基因組，其遺傳物質就必須被復制或者“擴增”。但是這個“擴增”過程是不完美的。基因組中某些區域可能比其他區域產生 更多的拷貝，同時復制也有可能改變原始基因組序列信息。要將這種技術作為一個臨床篩查和診斷的潛在工具，這兩種錯誤都令人擔憂。

    近年來發展起來的若干“新一代基因測序技術”，在測序單細胞上也有困難。通用的辦法，是用化學辦法將一份DNA增殖為很多份，設法讓復制過程均勻進行。2013年，《科學》雜志將單細胞測序列為最值得關注六大領域的榜首。

    MALBAC單細胞基因組高通量測序技術最早是由著名華人科學家、哈佛大學教授謝曉亮發明的。這種“多次退火環狀循環擴增技術”，極大減低了全基因組擴增產生的偏差和隨機性，實現了從單一細胞開始的高保真的全基因組擴增。

    “我們必須將犯錯的可能性降到最低。”謝曉亮教授說。他用特殊的化學引物和工序，增強了DNA復制的準確性。盡管這種方法在擴增過程中也不可避免地引入了單核苷酸的改變，但謝曉亮的方法或者其改進版，仍然被寄望于推動整個測序領域的前進。

    一年前，謝曉亮及其合作者用新的方法測定了單個精子的基因圖譜，引起學界極大興趣。現在，這種方法成功用到了卵子上。

    ——— 減少遺傳疾病發生率 ———

    測卵子“親姊妹”能得知卵子缺陷

    人類卵子的成熟過程中，兩個包含有基因組拷貝的獨立結構（極體細胞）被轉移到卵子細胞的外緣，極體細胞是沒什么用的副產品，附著在卵細胞上，很不顯眼。它們能夠被無創地分離出來，其DNA成分跟卵子一模一樣，給基因測序提供了一個天然的來源。

    在北京大學的研究中，通過對單個卵子全基因組進行高精度的分析，研究人員成功地對二倍體的人類基因組進行分型，確定了卵母細胞減數分裂中的同源重組位點，首次建立了人類女性的個人遺傳圖譜，并且對交叉互換干擾和染色單體干擾等遺傳重組特點進行了全面的分析。

    接下來，研究人員通過對每個卵子兩個極體的基因組進行高精度的分析，研究人員能夠準確地推斷出卵子中基因組的完整性以及攜帶的遺傳性致病基因的情況，從而選擇出一個正常的，沒有遺傳缺陷的胚胎用于胚胎移植。

    在這項研究中，遺傳檢測將告訴每位接受體外受精并且了解自己家族攜帶遺傳缺陷的準媽媽，她的每一個卵子是否攜帶了這個已知的遺傳缺陷。

    喬杰教授說，那些在體外受精過程中已經失敗了三次以上并且查不出原因的女性也可以參加這項試驗。該試驗將驗證DNA測序技術結合基因組擴增技術，能在多高的精度上檢測出可能導致疾病或者生育問題的基因組變化，例如單核苷酸變化以及更大的染色體結構或數目變化。

    “單個卵母細胞測序技術有一個局限，”喬杰說，“就是只能用于檢測女方家族的遺傳疾病，因為它只檢測卵子發育過程中附屬結構的遺傳物質，而非精子的遺傳物質。要想檢測來自男方的遺傳疾病或新發突變，需要對受精后胚胎進行檢測，本研究中對胚胎也進行了初步分析。”

    每年約有11000對不孕不育夫婦在北醫三院生殖中心接受體外受精治療。“我們每年會遇到很多疑難病例，”喬杰說，“我們相信通過我們的努力能夠進一步減少遺傳疾病的發生率，提高正常妊娠率。”

    “從理論上講，如果這種方法能夠很好地發揮作用，我們將能夠將試管嬰兒技術的成功率從30%提高到60%，甚至更高。”喬杰說。

    ■新聞鏈接

    單細胞篩查全基因組的試管嬰兒誕生

    如今，通過對胚胎細胞的基因檢測，醫生可在胚胎移植入子宮前，選擇染色體正常的胚胎，避免植入成功后因染色體原因導致胎兒發育異常造成引產，這樣就能提高試管嬰兒的成功率。而只用一個胚胎細胞的全基因組檢測，去年也宣告成功。

    英國牛津大學的科學家2013年7月初宣布，應用新一代基因測序技術進行全基因組篩查，一個體外受精發育的男嬰在5月呱呱墜地，健康且正 常。將在體外受精獲得的胚胎細胞寄給牛津大學后，科學家從5天大的胚胎內提取的單個細胞內的數百萬個DNA片段的遺傳代碼進行解碼，查看這些胚胎是否存在 染色體異常或缺失。隨后，這對夫婦的醫生將染色體數目正確的胚胎移入母親的子宮內，這名嬰兒得以誕生。

    單細胞測序發現：同一個人的神經細胞各不相同

    之前大家一直認為，一個人體內的每個細胞都有相同的遺傳信息。然而2013年11月《科學》雜志的一篇文章推翻了這個教科書上的說法。

    科學家從三位死者體內分離了一百個神經元，采用單細胞測序技術，發現41%的神經元擁有獨特的“DNA拷貝數變種”，這表明這些神經元并不 是來自于同一個親本。確定一個人的不同神經元的基因組，只能采用單細胞基因組測序的方法。當科學家發現一個人的不同神經元DNA序列不一樣時，感到非常驚 異。