“捕獲技術(shù)”幫助研究者分析 49000 年前的古老DNA進(jìn)而了解現(xiàn)代人與尼安德特人的異同點(diǎn)

2010 年 5 月，加利福尼亞州圣克拉拉市，德國萊比錫城，紐約冷泉港—來自馬普研究所（MPI）、冷泉港實(shí)驗(yàn)室（CSHL）、安捷倫科技公司（紐約證交所：A）以及其它國際著名機(jī)構(gòu)的研究表明，DNA 靶向序列捕獲技術(shù)在很大程度上幫助實(shí)現(xiàn)了對(duì)古代尼安德特人 DNA 的測(cè)序，為深入了解這些古人類提供了嶄新的視野。

本方法發(fā)表于 2010 年 5 月 7 日出版的《科學(xué)》雜志上，采用兩輪“靶向序列捕獲”步驟對(duì)珍稀骨樣品中的古代 DNA 進(jìn)行富集，以便進(jìn)行測(cè)序。全文“Targeted Investigation of the Neandertal Genome by Array-Based Sequence Capture（利用基于芯片的序列捕獲技術(shù)對(duì)尼安德特人的基因組進(jìn)行靶向研究）”可從 上獲得。

“研究尼安德特人與現(xiàn)代人之間的聯(lián)系具有重大意義，”來自 MPI 的資深作者 Svante Paabo 說道，‘我們的祖先是否與尼安德特人進(jìn)行了異種交配？’，還有我們的基因組與尼安德特人基因組有哪些區(qū)別，類似這樣的問題都很有意思。由于尼安德特人是現(xiàn)代人的近親，因此通過將我們的基因組與尼安德特人的基因組進(jìn)行比較，就能找出我們區(qū)別于地球上其它所有生物的基因特征�！�

“使用安捷倫的 DNA 芯片捕獲技術(shù)，我們能夠針對(duì)尼安德特人基因組中在人類進(jìn)化譜系中出現(xiàn)分化的蛋白質(zhì)編碼相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行富集，富集率高達(dá) 190,000 倍，”論文主要作者之一，MPI 的 Hernan Burbano 說道， “測(cè)序結(jié)果覆蓋96%的目標(biāo)區(qū)域，而且平均測(cè)序深度達(dá)到 5 倍�！�

“多年以來，由于微生物 DNA 的污染，人們一直無法實(shí)現(xiàn)對(duì)尼安德特人基因組的完整覆蓋，”Paabo 補(bǔ)充道，“如果不先對(duì)基因組進(jìn)行富集就直接測(cè)序，通常是沒用的，尤其是污染水平比較高的時(shí)候�！�

早在 2008 年，來自CSHL霍華德•休斯醫(yī)學(xué)研究所的Emily Hodges 和 Greg Hannon就通過模擬實(shí)驗(yàn)證明了采用靶向序列捕獲技術(shù)能夠解決這一難題�；�于這一思路，該團(tuán)隊(duì)開始將此技術(shù)應(yīng)用于解決古老 DNA的污染問題。CSHL此前首次報(bào)道了“芯片雜交捕獲技術(shù)”，這是一項(xiàng)與安捷倫長期合作的課題。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)識(shí)到這一技術(shù)很可能可以從尼安德特人DNA樣品中提取出大多數(shù)的目標(biāo)序列�！爱�(dāng)然，這種方法也可推廣應(yīng)用于許多其他種類的人類遺骸，”Paabo 說。

“與新鮮樣品相比，處理古老樣品的 DNA 是很困難的，”論文共同作者、安捷倫生命科學(xué)部的 Andy Bhattacharjee 解釋說，“尼安德特人從地球上滅絕已經(jīng)有 3 、4 萬年，遺留下來的只有DNA嚴(yán)重降解的古老骨骼。況且這些DNA 本身也經(jīng)歷了某種化學(xué)老化（比如脫氨基作用）�！�

“然而，最糟糕的還是微生物定植造成的污染，”Bhattacharjee 繼續(xù)說，“因此，去除這些污染 DNA 是最為重要的，這將有助于覆蓋更多的內(nèi)源基因組，進(jìn)而幫助研究者更好的破譯遺傳密碼。此項(xiàng)捕獲技術(shù)能夠富集尼安德特人的基因序列并且去除污染 DNA，從而很好地解決了這一大難題。這是一個(gè)了不起的解決方案�！�

“此項(xiàng)研究過程中建立的方法學(xué)還可應(yīng)用于古生物學(xué)、考古學(xué)乃至人體法醫(yī)學(xué)等迄今為止難以進(jìn)行系統(tǒng)性研究的其他挑戰(zhàn)性領(lǐng)域中，”論文共同作者、來自安捷倫的 Leo Brizuela 說道，“這是一個(gè)非常令人興奮、極具挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目，我們很榮幸能有機(jī)會(huì)與這個(gè)團(tuán)隊(duì)合作�！�

“芯片捕獲技術(shù)基于安捷倫微陣列平臺(tái)，這一平臺(tái)的靈活性和高質(zhì)量使得實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行нM(jìn)行，” Brizuela 補(bǔ)充道，“此外，通過與 CSHL 的 Hannon 實(shí)驗(yàn)室和華盛頓大學(xué)的 Jay Shendure 進(jìn)行合作，我們?cè)谌祟愅怙@子組測(cè)序領(lǐng)域獲得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，受益良多。”

關(guān)于 CSHL

美國冷泉港實(shí)驗(yàn)室（CSHL）是一家非盈利性的私立研究教育機(jī)構(gòu)，處于分子生物學(xué)和遺傳學(xué)研究的最前沿，不斷開發(fā)更好的診斷和治療技術(shù)以攻克癌癥、神經(jīng)性疾病和給人類帶來痛苦的其它重大疾病。更多信息，請(qǐng)?jiān)L問 。

關(guān)于馬普進(jìn)化人類學(xué)研究所

馬普進(jìn)化人類學(xué)研究所由馬普科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)資助，該協(xié)會(huì)是一個(gè)獨(dú)立的非盈利性研究機(jī)構(gòu)，致力于促進(jìn)其成員機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)性研究。要了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問 。