智慧的尖峰：意大利罗马智慧大学引领人类基因组研究新突破

2025年，由意大利罗马智慧大学（Sapienza University of Rome）查尔斯·达尔文生物学与生物技术系吉温塔（Giunta）实验室主导的三项开创性研究，相继发表于国际顶尖期刊《科学》（Science）与《自然-通讯》（Nature Communications），在全球基因组学领域引发深远影响。这些里程碑式的工作不仅重新定义了染色体生物学、基因组进化与高分辨率功能基因组学的研究范式，更标志着欧洲在基因组学领域迈入了全新的发展阶段。

研究团队沿着一条清晰的主线展开探索，最终完成了对一种特定人类二倍体细胞系——RPE-1细胞——基因组的完整测序与组装。该细胞系因其非癌性人类视网膜色素上皮（RPE）细胞来源，被广泛用作药物筛选与遗传疾病研究的关键实验模型。

长期以来，科学界缺乏针对特定常用细胞系的精确参考基因组，这严重阻碍了对基因组复杂区域的深入解析。去年九月发表于《自然-通讯》的研究中，吉温塔实验室的研究人员取得了重大突破：首次在欧洲单一实验室内，成功完整重建了RPE-1细胞系的二倍体参考基因组（命名为RPE1v1.1）。作为一个二倍体细胞系，RPE-1同时包含母源与父源染色体，其着丝粒结构亦得以完整保留。这是全球首个针对此类广泛应用的人类二倍体模型细胞系建立的专属参考基因组，使得RPE1v1.1得以跻身于全球范围内为数不多的、每条染色体均被重建为连续序列的高质量二倍体基因组行列。

该研究揭示了一个深刻的事实：个体间、甚至同一个体内部来自父母双方的等位基因之间，存在着远超预期的遗传差异。以往认为人类基因组相似性高达99.9%，但新发现在某些特定区域，DNA序列变异率可超过6%。这提示我们，人类基因组的多样性远比传统认知更为复杂。

着丝粒——这个在细胞分裂中确保染色体精确分离的关键结构——正是此类“超变区域”之一，过去数十年因其重复序列的复杂性，一直被视为基因组的“黑箱”。吉温塔实验室发表于去年七月《科学》杂志的论文，成功穿透了这一黑箱。他们发现，人类与灵长类动物的着丝粒在整体结构上表现出惊人的保守性，即便其底层DNA序列已发生显著变化。这一发现不仅为着丝粒的进化分析提供了关键见解，也为验证基于同一细胞系的测序数据与基因组组装的准确性，提供了至关重要的标尺。

在此基础上，研究团队再接再厉，首次绘制出人类着丝粒的“功能图谱”，详细解析了位于每条染色单体着丝粒区域的复杂蛋白质结构，即动粒（kinetochore），它是纺锤体微管附着、牵引姐妹染色单体分离的核心部位。

而就在上周发表于《自然-通讯》的最新研究中，吉温塔实验室进一步揭示了染色体分离机制的惊人复杂性：人类23对染色体中，每条染色体的纺锤体附着结构（动粒）都具有独特的延伸度和空间位置，并非千篇一律；更甚者，分别来自母亲和父亲的同源染色体（单倍型群）在动粒结构上也存在明显差异。这种此前无法观测到的精细异质性，为我们理解染色体分离的精确调控及其错误可能导致的疾病（如癌症、出生缺陷）打开了全新的视野。

“这三项研究共同证明，构建特定细胞系的高精度参考基因组，是实现准确功能基因组学研究的先决条件，” 项目负责人、罗马智慧大学基因组进化教授西蒙娜·吉温塔（Simona Giunta）总结道。“要真正理解人类基因组，我们必须采取一种综合视角：贯通其进化历程、三维结构与动态功能。我们的工作，为未来对其他重要细胞系进行完整基因组组装铺平了道路，这将极大助力于在全人类个体中，更精准地解析与疾病相关的突变或遗传变异的机制与影响。”

这项由意大利团队主导的系列突破，不仅彰显了萨皮恩扎大学在基因组学前沿的领先地位，更为全球生命科学领域提供了理解生命蓝图中最深奥章节的强大新工具。