2021技术展望：更多完整的基因组

　　

近日，《Nature Methods》杂志将年度技术授予了空间分辨转录组学，因为这种方法正在改变我们了解复杂组织的方式。同时，杂志也提出了多项值得关注的技术，包括类组装体、光片显微镜、糖蛋白质组学等。

“更多完整的基因组”也被认为是未来几年值得关注的领域。随着测序技术、信息学及其他基因组学技术的发展，我们对基因组的认识在最近十年有了空前加深，但杂志认为技术的不断发展正在突破基因组序列完整性的极限。

编辑Lin Tang表示，目前的测序技术相当强大，但远非完美，在计划测序项目时仍然需要折中考虑多个因素。短读长和长读长测序技术在准确性、读长、通量和成本上都存在差异。此外，还有一些测序和定位技术能够产生长距离结构的宝贵信息。

因此，目前的多个测序项目都综合采用多种测序技术，以便阐明基因组中最具挑战性的区域，如片段重复和微卫星区域。最近一个成功的例子是人类X染色体的完整组装，从端粒到端粒（T2T）。利用Oxford Nanopore和PacBio等技术，T2T联盟又进一步宣布了8号染色体的完整组装。

不过，遗传变异仍是大难题。尽管研究人员已经发现了基因组中的大量变异，但若要全面分析复杂结构变异、稀有变异和单倍型定相，仍然很难实现。在面对复杂的癌症样本和宏基因组样本时，人们往往面对着更多困难。

早前，约翰霍普金斯大学的研究人员曾利用多种长读长技术来推断乳腺癌基因组中的结构变异和拷贝数变异。他们发现，长读长测序可显著提高结构变异检测的准确性和灵敏度。

此外，单细胞基因组学也有望带来最高分辨率的细胞内基因组变异。德国研究人员曾建立单细胞三通道处理（scTRIP）系统，这是一种将读取深度、模板链和单倍型整合以全面发现单个细胞中结构变异的计算框架。他们通过该方法测定了565个单细胞的结构变异图谱，发现了丰富的结构变异类别，包括倒位、易位和复杂的DNA重排。

Tang认为，若要获得更多完整的基因组，需要技术上和生物信息学上的创新。两者的组合势必会揭开基因组测序数据的全部潜力。（生物通 薄荷）

原文检索

Tang, L. More complete genomes. Nat Methods 18, 29 (2021). https://doi.org/10.1038/s41592-020-01029-8