Nature子刊发表新工具，一键获得无缺口的完整基因组

　　美国国立卫生研究院（NIH）的研究人员近日开发出一种新的软件工具，可帮助人们组装各个物种的真正完整基因组（即没有缺口）。

　　

美国国立卫生研究院（NIH）的研究人员近日开发出一种新的软件工具，可帮助人们组装各个物种的真正完整基因组（即没有缺口）。这个名为Verkko的软件让完整基因组序列的组装过程变得更加经济，也更加轻松。

他们近日在《Nature Biotechnology》杂志上发表了题为“Telomere-to-telomere assembly of diploid chromosomes with Verkko”的论文，对这种新工具进行了详细介绍。

Telomere-to-Telomere（T2T）联盟去年组装了第一个真正完整的人类基因组，这个合作项目是由NIH旗下的国家人类基因组研究所（NHGRI）资助的。Verkko就是在这个背景下逐步开发的。

NHGRI的副研究员Sergey Koren博士表示：“我们拿出了在T2T项目中学到的所有东西，并把这一过程自动化。现在有了Verkko，我们基本上可以按下一个按钮，就自动获得完整的基因组序列。”他领导了Verkko的开发，也是这篇论文的共同通讯作者。

T2T联盟采用新的DNA测序技术（PacBio和纳米孔测序）及分析方法来生成和组装人类基因组中剩下8-10%的序列。然而，研究人员需要手动组装这些片段，这一过程工作量巨大，即使是高度熟练的团队也要几年时间才能完成。

基因组序列的组装就像拼拼图，不同的DNA测序技术会产生不同类型的基因组拼图。有些拼图是小而清晰的，而另一些拼图虽然很大，但图像模糊。Verkko将这两种类型的拼图进行比较和组装，以生成一幅完整而准确的图像。

Verkko首先将小的拼图组合在一起，形成许多部分组装但无法连接的序列片段。然后，Verkko将组装好的区域与较大的拼图进行比较，以后者为框架来确定小拼图的顺序。最终产物是一个准确且完整的基因组序列。

之后，研究人员用HG002人类基因组测序数据对Verkko进行了测试。这个软件能够快速组装46条二倍体染色体中的20条，无缺口存在，且准确率达到99.9997%。

随着Verkko带来更完整的人类基因组序列，研究人员有望更好地评估人类基因组多样性。由于目前只有一个无缺口的人类基因组序列，科学家们对人类基因组中多个区域的多样性仍缺乏了解，比如高度重复的DNA区域。

在Verkko的协助下，科学家们还能快速生成多种模式生物（如小鼠、果蝇和斑马鱼）的无缺口基因组序列，提高它们的实用性。此外，生成各种植物、动物及其他生物的无缺口基因组序列将有助于比较基因组学，即研究不同物种基因组之间的相似度和差异性。

NHGRI的高级研究员Adam Phillippy博士认为，Verkko让生成无缺口基因组序列的工作变得普及。“有了这种新软件，组装完整的基因组序列将变得更加便宜和常规。”

原文检索

Rautiainen, M., Nurk, S., Walenz, B.P. et al. Telomere-to-telomere assembly of diploid chromosomes with Verkko. Nat Biotechnol (2023). https://doi.org/10.1038/s41587-023-01662-6