近日，北京大學(xué)的科學(xué)家們完成了對單個(gè)卵細(xì)胞的高精度全基因組測序，這是一項(xiàng)里程碑式的工作。該項(xiàng)研究由北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰教授、生物動(dòng)態(tài)光學(xué)成像中心湯富酬教授和謝曉亮教授所領(lǐng)導(dǎo)的三個(gè)研究小組共同完成，謝曉亮同時(shí)也是哈佛大學(xué)的教授。

    人類的遺傳信息存在于每個(gè)細(xì)胞的DNA中，DNA是由四種不同的核苷酸組成的長鏈。這些核苷酸的組合和序列組成了遺傳的基本功能單位——基因。無論在基礎(chǔ)研究還是臨床應(yīng)用上，對細(xì)胞中所有基因序列（全基因組）的測定都是極其重要的。但是，由于單個(gè)細(xì)胞中僅含有每個(gè)基因的兩個(gè)拷貝，因此對單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行全基因測序是非常困難的。2012年，謝曉亮課題組實(shí)現(xiàn)了對單個(gè)細(xì)胞全基因組的高精度測序，隨后，該技術(shù)被應(yīng)用到多項(xiàng)研究工作中去。體外受精技術(shù)（IVF）是輔助生命個(gè)體在體外從單個(gè)細(xì)胞開始發(fā)育的技術(shù)，因此，單個(gè)卵細(xì)胞的全基因組測序是輔助生殖領(lǐng)域的研究人員夢寐以求的研究課題。而北大團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域的一項(xiàng)重大飛躍。

    在《細(xì)胞》雜志的這篇報(bào)道中，北大團(tuán)隊(duì)巧妙地利用了卵細(xì)胞成熟、受精過程出現(xiàn)的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)——極體，它是卵細(xì)胞分裂的副產(chǎn)物，并且不參與卵細(xì)胞后續(xù)的正常發(fā)育過程。該團(tuán)隊(duì)研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的方法，通過對極體的全基因組測序推斷出在受精卵中母源基因組的情況，從而選擇出一個(gè)正常的胚胎進(jìn)行移植。

    除了在基礎(chǔ)研究中的重要意義，這項(xiàng)工作對于臨床上嚴(yán)重遺傳疾病的診斷和預(yù)防方面也有重要意義。這一方法能夠幫助醫(yī)生診斷出來自母親卵子或者父親**的遺傳病。喬杰教授解釋說：“今年是人類輔助生殖成功應(yīng)用35周年，35年來IVF技術(shù)給無數(shù)家庭帶來了福音。不孕不育問題困擾著高達(dá)10%-15%的育齡夫婦，而IVF技術(shù)是解決不孕不育問題的重要方法之一。我們正在采用極體單細(xì)胞基因組測序技術(shù)去提高IVF的成功率，特別是對于高齡以及反復(fù)流產(chǎn)的婦女。”

    湯富酬教授進(jìn)一步解釋說：“我們利用這一技術(shù)一箭雙雕地實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)目標(biāo)，既能夠檢測染色體異常也能夠檢測與遺傳疾病有關(guān)的DNA序列變異。這項(xiàng)技術(shù)有可能將試管嬰兒的活產(chǎn)成功率從目前的30%提高到60%.”

    目前，北大團(tuán)隊(duì)仍在全力探索這項(xiàng)技術(shù)在基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)中的應(yīng)用潛力。

    通訊作者：湯富酬，北京大學(xué)生物動(dòng)態(tài)光學(xué)成像中心；謝曉亮，北京大學(xué)生物動(dòng)態(tài)光學(xué)成像中心和哈佛大學(xué)化學(xué)和生物化學(xué)系；喬杰，北京大學(xué)第三醫(yī)院