来源：生物通

斯坦福大学医学院等处的研究人员首次公布了来自一个成人男子91个精子的全部基因组序列，这项研究成果将有助于解开个体遗传突变的神秘面纱，这也是第一次报道的人类配子的全基因组序列。相关成果公布在《细胞》（Cell）杂志上。

领导这一研究的是斯坦福大学生物工程与应用物理学教授Stephen Quake博士，他表示，“这是我的实验室近十年来取得的最重要的研究成果”，“现代技术使我们能在常规实验中，扩增并高精度测序单个细胞的整个基因组，这对癌症，不孕不育，以及许多其它疾病的研究产生深远的影响。”

文章的第一作者为Quake教授实验室王建斌（Jianbin Wang，音译），以及H. Christina Fan博士，研究获得了美国NIH，中国留学生基金委等处的资助。  

对精子细胞进行测序十分有趣，因为重组这一天然过程使得一个婴儿融合了来自TA的四个祖父母的DNA，至今科学家们主要依赖于群体遗传学的方法，来预测这种重组在单个精子或者卵细胞中发生的频率，以及具体的遗传信息交汇的数量。但是这种方法比较粗略，无法了解单个细胞的具体情况。

因此在这篇文章中，研究人员借助了单细胞测序技术，进行单个精子的序列分析，从中就能描述，并理解不同个体之间重组的差异。这些重要的实验结果能帮助研究人员分析人类重组的动力学基础机理，以及其与男性不育症之间的关联。

不过研究人员也发现之前基于群体遗传学分析的结果很大一部分，出乎意料的精确——平均来说，样品中的精子每个大约都发生了23次重组，或者说是交换事件，但是单个精子在遗传物质混合，以及基因自发突变的数量和激烈程度上存在很大差异，甚至有两个精子缺失了整个染色体。

“这项研究第一次绘制了个体重组图谱，也首次发现了来自同一个人的不同精子的不同突变率”，文章的另外一位作者，斯坦福大学妇产科教授Barry Behr说。（来源：生物通 张迪）

　　新浪科技讯 北京时间7月23日消息，人类精子争夺卵子的“比赛”看起来就像一群蝌蚪在争先恐后地蠕动，但哪一个精子获胜，结果是大不一样的。一项新研究显示，即使是来自同一个人的精子细胞，也存在显著的遗传差异。

　　科学家首次获得了来自同一个人的近100个精子的基因图谱。这些结果确认了科学家早已知道的一个事实：每个精子都是不同的，因为它们遗传DNA的方式变化多端。这些称作重组的过程混合了从一个人的父母那里遗传而来的基因，增加了遗传多样性。

　　科学家研究了来自同一个人的91个精子，结果发现每个精子平均重组或再结合23次。个体精子在这个过程中发生很大变化，经历自发性基因突变。每个精子包含在其他体细胞中看不到的25到36个新突变。

　　科学家发现2个精子失去全部染色体。随机突变导致遗传变异，如果发生在错误的地点就会有害。一名40岁男子捐赠了这些精细胞，他拥有健康后代和功能正常的精子。

　　美国加利福尼亚州斯坦福大学的巴里-贝尔教授表示：“我们首次产生了一个人的基因重组图以及一个人数个精子的突变率。现在我们可以着眼于一个特定个人，通过研究他的精子，了解它们产生胚胎的可能性，甚至诊断或检测潜在问题。基因测序或许能提供一个新的早期检测系统，以便确认有生育障碍的男性。”

　　《细胞》杂志19日发表了这项研究结果。人体的大多数细胞都有两个副本，每个副本含有23对含有从父母那里遗传来的DNA的染色体。但男人的精子和女人的卵子只有一个副本。重组出现在染色体分裂前。在一个称为减数分裂的过程中，数对染色体沿着细胞的中央部分排成一行。然后，部分染色体组可能随机交换，混合遗传DNA的成分。

　　这个过程产生的遗传变异要比只把完整染色体分离进生殖细胞时产生的遗传变异多。这能有助于确保婴儿从父母以及祖父母那里遗传DNA混合体。(孝文)

来自斯坦福大学医学院等处的研究人员发表了题为“Genome-wide Single-Cell Analysis of Recombination Activity and De Novo Mutation Rates in Human Sperm”的文章，首次公布了来自一个成人男子91个精子的全部基因组序列，这项研究成果第一次绘制了个体基因重组图谱，也首次发现了来自同一个人的不同精子的不同突变率。相关成果公布在Cell杂志上。

对精子细胞进行测序十分有趣，因为重组这一天然过程使得一个婴儿融合了来自TA的四个祖父母的DNA，至今科学家们主要依赖于群体遗传学的方法，来预测这种重组在单个精子或者卵细胞中发生的频率，以及具体的遗传信息交汇的数量。但是这种方法比较粗略，无法了解单个细胞的具体情况。

为了解决这个问题，研究人员采用了单细胞测序技术，对每个精子细胞的序列进行了测定，并从中绘制单个精子的基因重组图谱，这些重要的实验结果能帮助研究人员分析人类重组的动力学基础机理，以及其与男性不育症之间的关联。

“对于每个精子和卵细胞，重组这个遗传交换过程出现的精确位置，频率和程度都是独一无二的”，文章的通讯作者，斯坦福大学生物工程与应用物理学教授 Stephen Quake说，“之前我们从未能详细了解这个过程，每个个体中出现的情况，反映了整体水平，这十分有趣。”

重组过程出现的主要问题会导致精子丢失蛋白，甚至整个染色体，从而引起这些细胞无法，或者也许无法让卵细胞受精，但是研究人员要了解其中存在的问题，并不容易。

“目前我们使用的评估精子活动的大多数技术都相对来说，比较粗糙”，Quake教授说。

为了深入了解其中的奥秘，研究人员首先分离并测序了来自一个四十岁男子的将近100个精子细胞，这名男子已生育健康的后代，其精液样品看上去正常。之前研究人员已经以高精度，完成了这名男子的全基因组序列测定（二倍体细胞）。

之后研究人员比较了精子细胞与二倍体细胞的序列，从中他们可以通过比较二倍体细胞和单倍体精子细胞，了解每个重组发生的情况。

结果研究人员在精子细胞中识别出了25-36个新出现的单核苷酸突变，这些突变在二倍体基因组中没有出现。这种随机突变是产生遗传变异的一种方式，但是如果它们出现在基因组中的特殊位置，那么就会带来有害的影响。

Quake教授一直在利用一种芯片实验室(lab on a chip)开发单细胞技术，在这种技术中，样本通过一连串微通道和微阀门分离单个细胞提取出DNA，并拷贝数千次以获得足够的量用于测序。利用这种技术，Quake教授与他的同事分析了这将近100个精子的重组率，发现了许多新的重组热点和与间接方法发现的相一致的比率。