12月6日，《科學(xué)》(Science)雜志在線發(fā)表了西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、西湖實(shí)驗(yàn)室俞曉春團(tuán)隊(duì)最新成果“完整的端粒到端粒小鼠參考基因組序列(The complete telomere-to-telomere sequence of a mouse genome)”，報(bào)道了該團(tuán)隊(duì)在解析小鼠參考基因組方面取得的重要突破。這意味著人類歷史上第一次看清小鼠基因組DNA全貌。

　　論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq8191

　　小鼠，是生命科學(xué)研究中最常見的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和模式生物，這是因?yàn)樵S多生物實(shí)驗(yàn)不宜在人體內(nèi)進(jìn)行，因此，小鼠的基因組DNA信息直接關(guān)系到人類健康的探索。也正因如此，人類對(duì)小鼠基因組DNA的認(rèn)知與西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、西湖實(shí)驗(yàn)室俞曉春團(tuán)隊(duì)的研究密切相關(guān)。目前小鼠的基因“檔案”中，最完整的是參考基因組GRCm39，同樣也存在約7～8%未被解析的區(qū)域。未知的基因組DNA里或許隱藏著一些至今無法解釋的遺傳性疾病的謎底。

　　這些“空白”尤其存在于異染色質(zhì)和核糖體DNA(rDNA)區(qū)域。這些區(qū)域富含重復(fù)的基因序列，即一些反復(fù)出現(xiàn)的，看似近乎一模一樣、但實(shí)則有細(xì)微區(qū)別的片段。二代基因測(cè)序技術(shù)僅能測(cè)出其中的一段(且由二代技術(shù)完成的小鼠基因組圖譜中還有錯(cuò)誤)，對(duì)完整的排序序列“束手無策”;而三代技術(shù)可以“完全看清”。由于人類基因組包含大約30億個(gè)堿基對(duì)，能夠讀取更長(zhǎng)片段的第三代基因測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)，為科學(xué)家破解完整的人類基因圖譜的進(jìn)程按下加速鍵。

　　2022年3月31日，《科學(xué)》發(fā)表文章報(bào)道了名為“端粒到端粒聯(lián)盟”的國(guó)際科學(xué)團(tuán)隊(duì)，完成了第一個(gè)完整的、無間隙的人類基因組序列，填補(bǔ)了2003年“人類基因組計(jì)劃”遺留下的8%尚未讀取的基因區(qū)域。在大洋彼岸的中國(guó)浙江杭州的西湖大學(xué)，俞曉春實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)的博后、現(xiàn)在的助理研究員李麒麟及時(shí)關(guān)注到了這條新聞。時(shí)至2023年的春天，遲遲不見歐美的實(shí)驗(yàn)室發(fā)布“大新聞”，實(shí)驗(yàn)室最終決定自己動(dòng)手拼完小鼠基因組“拼圖”?！?全球)剩下的人一直在等，但我們不想等了?！庇釙源夯貞浾f。

　　俞曉春團(tuán)隊(duì)綜合了眾多三代基因測(cè)序技術(shù)，讓它們互相補(bǔ)足，開發(fā)了一把能夠充分挖掘小鼠基因的“金鏟子”。他們以最常用的小鼠C57BL/6的單倍體胚胎干細(xì)胞(mhaESC)為樣本，進(jìn)行了基因測(cè)序和組裝，獲得了長(zhǎng)度為2.77 Gbp(表示十億個(gè)堿基對(duì))的完整的高質(zhì)量小鼠參考基因組序列，其中包含215.23 Mbp(表示一百萬個(gè)堿基對(duì))先前未被鑒定的序列，填補(bǔ)了約7.7%的基因組空白。

mhaESC基因組與先前參考基因組的共線性比對(duì)結(jié)果

　　從科學(xué)意義上來說，俞曉春實(shí)驗(yàn)室的這項(xiàng)研究，通過綜合“長(zhǎng)讀長(zhǎng)”第三代測(cè)序技術(shù)成功完成了小鼠基因組的端粒到端粒組裝，填補(bǔ)了現(xiàn)有參考基因組中的空白區(qū)域，揭示了新的基因和結(jié)構(gòu)變異，“拼完”了小鼠基因組圖譜的“拼圖”。這些發(fā)現(xiàn)不僅提高了對(duì)小鼠基因組結(jié)構(gòu)和功能的理解，也為基因組學(xué)研究提供了重要的技術(shù)參考和數(shù)據(jù)資源。俞曉春實(shí)驗(yàn)室劍指的始終并不是小鼠基因組真容本身，而是希望利用這把“基因組之鏟”探索遺傳性癌癥、發(fā)育性疾病未解的致病機(jī)理。

　　西湖實(shí)驗(yàn)室助理研究員劉俊麗博士和李麒麟博士為本文的共同第一作者，西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院科研副院長(zhǎng)、西湖實(shí)驗(yàn)室科研副主任俞曉春教授為通訊作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金、浙江省“尖兵”&“領(lǐng)雁”項(xiàng)目、杭州市領(lǐng)軍型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)、西湖教育基金會(huì)和西湖實(shí)驗(yàn)室提供的經(jīng)費(fèi)支持，同時(shí)感謝西湖大學(xué)生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)中心、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心及高性能計(jì)算中心等平臺(tái)的支持。