北大研究團隊歷時7年刷新DNA測序精度
日前,北京大學(xué)黃巖誼教授帶領(lǐng)的團隊在《自然—生物技術(shù)》期刊上在線發(fā)表《基于信息理論來修正錯誤的高準確度熒光產(chǎn)生DNA測序方法》,這標志著我國學(xué)者已成功刷新DNA信息解讀的精確程度,從根本上提高了測序方法本身的精度,打破了國外在基因測序領(lǐng)域的技術(shù)壟斷,極大推動了我國生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)的研究發(fā)展,同時今后有望為嬰兒基因突變檢測、循環(huán)腫瘤DNA等測序臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的進一步發(fā)展提供更好的工具。 這個研究團隊,包括北京大學(xué)教授謝曉亮、黃巖誼,博士后陳子天,博士研究生周文雄、喬朔、康力以及副研究員段海峰。7位成員分別來自化學(xué)、物理、生物等不同學(xué)科背景。 發(fā)明了糾錯編碼測序法,大幅提升了基因序列測定的精度 眾所周知,生命之所以能夠代代相傳、生生不息,奧秘在于承載遺傳信息的DNA。人的基因組含有多達30億對堿基對,理論上有無窮的排列組合。而DNA的序列測定是進一步研究和改造目的基因的基礎(chǔ),在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域意義重大。因此在科學(xué)家解讀遺傳密碼時,測序技術(shù)是強有力的解碼工具。 以前,中國的DNA測序技術(shù)在世界上處于第二梯隊,前沿科技仍被美國公司和科研機構(gòu)壟斷。中國的數(shù)千家測序服務(wù)公司只能斥巨資引進國外測序儀,并不具備在技術(shù)源頭的解決方案,更沒有自己的測序儀。 “就像需要自己的飛機一樣,中國也需要自己的測序儀。如果一味借用別人的技術(shù),將永遠沒有機會領(lǐng)先!闭浅鲇谶@種想法,黃巖誼帶領(lǐng)的課題組利用7年時間,發(fā)明了糾錯編碼(ECC)測序法,自此,我國基因測序技術(shù)擁有了獨立自主的核心技術(shù)與知識產(chǎn)權(quán)。 如同古埃及羅塞塔石碑一樣,碑上分別用古希臘文字、古埃及象形文字和當時的通俗體文字刻了同樣的內(nèi)容,近代的考古學(xué)家對照3種語言版本內(nèi)容,解讀出古埃及象形文字。ECC測序方法同樣利用3種不同方式檢測同一序列,通過創(chuàng)建3個正交簡并序列,將信息冗余和測序過程結(jié)合,發(fā)現(xiàn)和糾正測序中產(chǎn)生的錯誤,從而大幅提升基因測序精度。 以基礎(chǔ)研究促進新技術(shù)發(fā)展,從根本上推動應(yīng)用 “隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展壯大,競爭將越來越集中于‘上游’技術(shù)源頭。此次ECC測序方法的發(fā)現(xiàn),正是從源頭把握住DNA測序方法,打破其他國家商業(yè)壟斷的鉗制,掌握核心知識產(chǎn)權(quán)! 黃巖誼介紹。“這是非常重要的原創(chuàng)文章,不是那種快速論文!敝x曉亮表示,ECC測序方法將把下一代測序儀的精度大幅提升。 從中國制造向中國智造邁進,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)通過篩選優(yōu)良基因進行育種、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)通過DNA測序進行疾病監(jiān)測與預(yù)防……DNA測序研究成果不僅促進中國生命科學(xué)研究的發(fā)展,也能夠為世界提供中國智慧!半m然目前在一些領(lǐng)域我國依舊是跟跑階段,但是相信我們有潛力在未來成為領(lǐng)跑者。” 黃巖誼說。 ECC測序法研究成果屬于基礎(chǔ)前沿研究,是引領(lǐng)其他學(xué)科研究發(fā)展的原始創(chuàng)新與先導(dǎo)。“我們從基礎(chǔ)科學(xué)出發(fā)推動新的技術(shù)發(fā)展,才能從根本上推動應(yīng)用。如同只會造車,沒有高度過硬的核心發(fā)動機驅(qū)動也不行。”黃巖誼介紹。 用7年的時間做一項研究,經(jīng)歷了科研難關(guān)、經(jīng)費緊張、工作停頓、人員不穩(wěn)定等諸多問題!昂芏鄷r候不能直接感覺到關(guān)鍵突破口在哪里,需要不斷摸索。很多已有知識不能直接應(yīng)用,需要融會貫通。”黃巖誼介紹。“論文發(fā)表當然很開心,但更重要的是科學(xué)研究自身的價值,和探索過程中的成就感!边@是課題組成員的共同感受。 |