“捕獲技術”幫助研究者分析49000年前的古老DNA進而了解現代人與尼安德特人的異同點

日期：2010-06-28 17:00:07

2010 年5月6日，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）、冷泉港實驗室（CSHL）、安捷倫科技公司以及其它國際著名機構的研究表明，DNA 靶向序列捕獲技術在很大程度上幫助實現了對古代尼安德特人 DNA 的測序，為深入了解這些古人類提供了嶄新的視野。

本方法發表于 2010 年 5 月 7 日出版的《科學》雜志上，采用兩輪“靶向序列捕獲”步驟對珍稀骨樣品中的古代 DNA 進行富集，以便進行測序。

“研究尼安德特人與現代人之間的聯系具有重大意義，”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別，類似這樣的問題都很有意思。由于尼安德特人是現代人的近親，因此通過將我們的基因組與尼安德特人的基因組進行比較，就能找出我們區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，我們能夠針對尼安德特人基因組中在人類進化譜系中出現分化的蛋白質編碼相應區域進行富集，富集率高達 190,000 倍，”論文主要作者之一，MPI 的 Hernan Burbano 說道， “測序結果覆蓋96%的目標區域，而且平均測序深度達到 5 倍。”

“多年以來，由于微生物 DNA 的污染，人們一直無法實現對尼安德特人基因組的完整覆蓋，”Paabo 補充道，“如果不先對基因組進行富集就直接測序，通常是沒用的，尤其是污染水平比較高的時候。”

早在 2008 年，來自CSHL霍華德•休斯醫學研究所的Emily Hodges 和 Greg Hannon就通過模擬實驗證明了采用靶向序列捕獲技術能夠解決這一難題。基于這一思路，該團隊開始將此技術應用于解決古老 DNA的污染問題。CSHL此前首次報道了“芯片雜交捕獲技術”，這是一項與安捷倫長期合作的課題。該團隊認識到這一技術很可能可以從尼安德特人DNA樣品中提取出大多數的目標序列。“當然，這種方法也可推廣應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、安捷倫生命科學部的 Andy Bhattacharjee 解釋說，“尼安德特人從地球上滅絕已經有 3 、4 萬年，遺留下來的只有DNA嚴重降解的古老骨骼。況且這些DNA 本身也經歷了某種化學老化（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源基因組，進而幫助研究者更好的破譯遺傳密碼。此項捕獲技術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。這是一個了不起的解決方案。”

“此項研究過程中建立的方法學還可應用于古生物學、考古學乃至人體法醫學等迄今為止難以進行系統性研究的其他挑戰性領域中，”論文共同作者、來自安捷倫的 Leo Brizuela 說道，“這是一個非常令人興奮、極具挑戰性的項目，我們很榮幸能有機會與這個團隊合作。”

“芯片捕獲技術基于安捷倫微陣列平臺，這一平臺的靈活性和高質量使得實驗能夠有效進行，” Brizuela 補充道，“此外，通過與 CSHL 的 Hannon 實驗室和華盛頓大學的 Jay Shendure 進行合作，我們在人類外顯子組測序領域獲得了豐富的經驗，受益良多。”