@ 2012.07.23 , 22:01

人类成功测序精细胞,或将解开不孕难题

人类第一幅基因蓝图绘制成功不到10年,我们的技术已经可以解译单个生殖细胞的全部基因组。这为不孕的研究提供了新方向——突变的发展和人类基因的多样化。

不同于人体其他细胞有成对染色体,精细胞和卵细胞只有一组染色体。研究人员已经成功破译和测序了一个四十岁男人的91个精细胞,他的基因之前已被测序和研究过,这可以为精细胞排序的准确度提供依据。他们发现精子样品可以进行23次重组,这样可以将染色体上的基因充分混合来增加后代的遗传多样性,25到36次突变正好符合先前它们在母体中的估算。科学家们19号的细胞杂志发布了这一成果。

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华盛顿大学圣路易斯医学院的人类遗传学家 Don Conrad 表示:“这项新成果可以让我们解决许多关于种系基因组稳定性的问题,”但是他没有参与这项新研究。研究人员发现,虽然捐赠精子的人已经有健康的后代,但是其中两个精细胞缺失一条完整的染色体。这样的突变,使得一个精子不太可能成功受孕一个卵子。

现在,我们已经粗略估计了人群中基因的突变和重组。“我们没有工具来将这种估计精确到每一个人,” Conrad 说,“这是一个技术突破。”来自斯坦福大学医学部生物工程专业的 Stephen Quake 和他的团队致力于这个项目已有10年,他说“我们从细菌开始,逐渐将我们的研究方式转移应用到人类身上”。而他们是整个单碎片细胞测序的微流控领域的领头人。碎片微流控可以在材料使用大大减少的情况下扩增基因(用多重置换扩增法),从而减少污染,他们报告称这样可以降低1000倍错误结果发生率。

这种方法还揭示了一些地方突变容易聚集——即所谓的热点。虽然这项研究不是为了准确定位这些生物信号,正如Quake 说的是为了证明“我们能在多小的范围内通过基因知晓热点”。但是以后的研究可以利用这些成果和技术开始更深层的生物探索,如Quake所说“帮助理解和预先诊断出生殖系统疾病,帮助理解当是男方问题时会有什么症状。”

生殖技术专家还不能测序精细胞的同时,根据结果筛选用来培育的精细胞。因为现在的方法会破坏精细胞结构。但是Quake 表示,筛选和保持完整的精细胞在一定条件下是可能的,换句话说,在精细胞减数分裂之前是可能的。“如果你能在精细胞减数分裂之前捕获到它,你就能测序其中一个而知道另一个的情况。”

测序这些单个精细胞会为我们研究不孕开辟新路。“现在还有很多不孕的形式甚至连名字都没有,等待我们去认知。” Conrad 说。他估计这项技术在五年之内会被批准并应用于临床。他认为下一个障碍不在技术方面而在生物方面:科学家们还没有完全搞清楚什么基因突变会导致各种生殖激发——这是在诊断检测发展和普及之前必须迈出的一大步。
一些夫妻已经在受精卵着床子宫之前做了可能导致疾病的遗传突变测试。这种基因测试还阐明了在基因筛选之前其他可能的难题。Conrad 指出这是一个“复杂的法律问题”。当临床医生做一个完整的基因筛选,他们可能发现任何东西,比如一个突变可以使一种特定的癌症发病率大幅增加。但是他们还不确定是否应该寻找这些突变或者发现的时候告诉病人。“理论上,做一个基因排序很简单”但是出于临床考虑和遗传咨询,这样便会使筛选更棘手。

给一个细胞做完整的基因测序给除了遗传学以外的许多医学领域希望。Quake 和他的团队已经可以深入观察癌症细胞,他说,它们有“很大的遗传变异可能”,但是它们像绝大多数身体的细胞有两个染色体座,这样就使基因分析较只有一个染色体座的精细胞和卵细胞更为困难。

然而,这种技术可以帮助寻找控制癌症细胞散布的特定基因,Quake 表示“这方面还需要做很多的工作”。但是现在这项技术已经成熟,“你可以开始考虑这些临界的研究了。”本文译自 scientificamerican,由译者 老人爱怡 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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