人類(lèi)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(zhǎng)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(wú)論在基礎(chǔ)研究還是臨床應(yīng)用上，對(duì)細(xì)胞中所有基因序列（全基因組）的測(cè)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(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行全基因測(cè)序是非常困難的。2012年，謝曉亮課題組實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)細(xì)胞全基因組的高精度測(cè)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(kāi)始發(fā)育的技術(shù)，因此，單個(gè)卵細(xì)胞的全基因組測(cè)序是輔助生殖領(lǐng)域的研究人員夢(mèng)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。
巧妙地利用了卵細(xì)胞成熟、受精過(guò)程出現(xiàn)的*的結(jié)構(gòu)——極體，它是卵細(xì)胞分裂(cell division)的副產(chǎn)物，并且不參與卵細(xì)胞后續(xù)的正常發(fā)育過(guò)程。該團(tuán)隊(duì)研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的方法，通過(guò)對(duì)極體的全基因組測(cè)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。
“今年是人類(lèi)輔助生殖成功應(yīng)用35周年，35年來(lái)IVF技術(shù)給無(wú)數(shù)家庭帶來(lái)了福音。不孕不育問(wèn)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(wèn)題的重要方法之一。我們正在采用極體單細(xì)胞基因組測(cè)序技術(shù)去提高IVF的成功率，特別是對(duì)于高齡以及反復(fù)流產(chǎn)的婦女。”
有多達(dá)15%的夫婦受到不孕不育的影響，體外受精（IVF）是治療這種常見(jiàn)疾病的一種方法。在發(fā)表于12月19日的《Cell》雜志上的一項(xiàng)新研究中，北京大學(xué)的研究人員報(bào)道了一項(xiàng)安全、準(zhǔn)確且廉價(jià)的方法，可為IVF程序選擇出基因正常的胚胎，因此提高了一對(duì)夫婦生育健康孩子的機(jī)會(huì)。
通過(guò)對(duì)單個(gè)的卵細(xì)胞進(jìn)行全基因組測(cè)序，這種方法可以檢測(cè)到與遺傳疾病相關(guān)的染色體異常和DNA序列變異。論文作者、北京大學(xué)第三醫(yī)院?jiǎn)探埽↗ie Qiao）教授說(shuō)：“采用這種方法，我們可以一箭雙雕：采用一套深度測(cè)序分析，避免了兩種遺傳問(wèn)題。從理論上講，如果這種方法能夠很好地發(fā)揮作用，我們將能夠?qū)⒃嚬軏雰杭夹g(shù)的成功率從30%提高到60%，甚至更高。”
IVF程序涉及將女性的卵子和男性的精子取出后，置于一個(gè)實(shí)驗(yàn)皿中使其受精，在將胚胎前體——受精卵移植回母體子宮內(nèi)發(fā)育成胎兒。當(dāng)前有各種程序可用于檢測(cè)植入前胚胎遺傳缺陷，但這些方法往往是侵入性的，需要從不斷生長(zhǎng)的胚胎中取得一些細(xì)胞，且不能同時(shí)檢測(cè)與遺傳疾病相關(guān)的染色體異常和DNA序列變異。
研究人員近期開(kāi)發(fā)了一些全基因組測(cè)序方法可同時(shí)檢測(cè)單個(gè)人類(lèi)精子細(xì)胞中的兩種缺陷，但直到現(xiàn)在，還沒(méi)有類(lèi)似的方法被應(yīng)用于卵細(xì)胞，而卵細(xì)胞中的染色體異常相比于精細(xì)胞中要更為常見(jiàn)。在這項(xiàng)新研究中，任職于北京大學(xué)和哈佛大學(xué)的謝曉亮（Sunney Xie）教授，與北京大學(xué)的喬杰教授及湯富酬(Fuchou Tang)研究員，開(kāi)發(fā)了一種測(cè)序極體（polar bodies）全基因組的方法。雌性生殖細(xì)胞形成過(guò)程中經(jīng)過(guò)兩次乘數(shù)分裂，形成一個(gè)大型的單倍體卵細(xì)胞和2-3個(gè)小型的細(xì)胞，這些小型的細(xì)胞就稱為極體。由于極體對(duì)于人類(lèi)胚胎發(fā)育可有可無(wú)，可以安全地移除它們而不會(huì)損傷胚胎。