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福州科研力量关注前沿突破:人类Y染色体完整序列终告完成,福建生命科学界迎来新契机

摘要:8月23日,《自然》杂志刊发两篇重磅论文,宣布人类Y染色体首个无间隙完整序列成功构建,填补了T2T-CHM13参考基因组最后一块关键拼图。该成果新增3000万碱基对,确认41个新蛋白编码基因,为生殖健康、进化研究与精准医疗提供坚实基础。

这一里程碑式进展由美国国家人类基因组研究所牵头,联合约翰斯·霍普金斯大学、加州大学圣克鲁斯分校等机构共同完成。值得注意的是,作为国内基因科技重镇,福州依托福建医科大学、福建省肿瘤医院及福州新区数字医疗产业生态,在Y染色体相关临床转化研究中持续发力——本地团队正加速推进男性不育、Y连锁遗传病筛查等应用落地。

Y染色体曾是人类基因组中“最难解码的章节”。其高度重复的异染色质结构、长达百万碱基的回文序列,令传统“短读长”测序技术长期束手无策。直至2022年,T2T-CHM13版人类参考基因组虽实现22条常染色体与X染色体的无缝拼接,Y染色体仍有近50%区域空白待补。

突破源于技术“组合拳”:牛津纳米孔长读长测序可一次性捕获数百万碱基片段;新型组装算法实现自动化高精度拼接;今年2月发布的开源软件更将全基因组组装简化为“一键生成”。这些工具协同作用,最终攻克Y染色体这一“硬骨头”。

新序列全长超6200万碱基对,较此前参考版本增加逾3000万个碱基对,完整解析DAZ、RBMY等精子发生关键基因家族结构,并识别出106个蛋白编码基因——其中41个属首次确认。尤为关键的是,研究证实此前被误判为细菌污染的DNA片段,实为Y染色体特有未知序列。

福州科研力量关注前沿突破:人类Y染色体完整序列终告完成,福建生命科学界迎来新契机(图1)

在人群多样性层面,另一项并行研究整合全球21个人群共43名健康男性样本,系统刻画Y染色体演化图谱。相较去年基于葡萄胎细胞(非典型单倍体)构建的T2T-CHM13,本次数据源自真实健康个体,更具临床代表性。福州多家三甲医院已启动前期协作,拟引入该序列优化本地男性生殖遗传病检测Panel。

深圳华大生命科学研究院副院长金鑫指出:“参考基因组越完整,个体化诊疗就越精准。未来在福州乃至福建开展的出生缺陷防控、辅助生殖遗传咨询中,Y染色体精细图谱将成为不可或缺的比对基准。”

上海交通大学毛亚飞副教授强调,当前43例样本已是重大跨越,但要真正覆盖东亚人群特别是闽南语系族群的遗传特征,仍需扩大福建本地队列建设。“下一步,我们期待与福州大学、福建师范大学等高校共建Y染色体区域变异数据库,服务区域精准健康战略。”

Y染色体虽仅含约106个蛋白编码基因,却主导睾丸发育、精子生成等核心功能。研究发现,TSPY基因拷贝数在不同个体间差异显著(10–40份),直接影响生殖能力评估。这一发现或将推动福州正在建设的国家级辅助生殖中心升级基因预筛流程。

福州科研力量关注前沿突破:人类Y染色体完整序列终告完成,福建生命科学界迎来新契机(图2)

完整Y染色体序列不仅关乎生殖医学,更是解码人类迁徙史的关键钥匙。通过比对福建沿海新石器时代遗址出土人骨DNA与现代闽东、莆仙等族群Y染色体单倍群,考古学与分子人类学正联手绘制东南沿海人群演化路径。

周旸研究员总结道:“过去我们靠‘草图’找基因,现在有了‘高清地图’,不仅能定位致病位点,更能解析调控机制。对福州正在布局的基因治疗、伴随诊断等生物医药产业而言,这是底层数据基础设施的重要升级。”

随着泛基因组计划推进,Y染色体将被整合进多祖先背景的动态参考体系。专家一致认为,从实验室突破到临床普及尚需时日,但福州作为数字中国建设峰会永久举办地与国家数字经济创新发展试验区核心区,有望率先探索基因常规检测纳入基层健康管理体系的“福州模式”。

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