近日，复旦大学科研团队基于齐碳科技 QNome-3841hex 纳米孔测序平台，成功建立一套单对引物扩增全长线粒体 DNA（mtDNA）的三代测序方法，有效规避核线粒体序列（NUMTs）干扰，完成 8 个复杂家系共 106 个样本的高质量 mtDNA 测序，为跨代遗传、母系溯源、法医鉴定等领域提供权威数据集。
相关成果以 “A fulllength mtDNA dataset for studying genetic variations across generations and complex family structures” 为题，发表于 Nature 旗下期刊 Scientific Data。
线粒体 DNA（mtDNA）呈严格母系遗传，具有高拷贝、抗降解等特点，是疾病研究、群体遗传、母系谱系溯源、法医个体识别的核心分子标记。
但长期以来，mtDNA 测序面临两大行业瓶颈：
1. 传统测序局限：桑格测序通量低、低频突变检出能力有限；二代测序（NGS）读长短（100–150 bp），存在 GC 偏好与拼接缺口，单倍型分型困难。
2. NUMTs 严重干扰：核基因组中广泛存在核线粒体假基因（NUMTs），与真实 mtDNA 高度同源，易造成假阳性变异、干扰结果解读。
同时，面向多代谱系、半同胞等复杂家系的高质量全长 mtDNA 公开数据集极度匮乏。为突破瓶颈，复旦大学研究团队选用齐碳 QNome-3841hex 开展全长 mtDNA 靶向测序。
图 1 人类基因组中 NUMTs 的染色体分布与长度特征
本研究采用齐碳 QNome-3841hex 纳米孔测序平台，建立标准化全长 mtDNA 测序流程：
样本：8 个家系共 106 例，含多代同堂、半同胞等复杂结构；
扩增：单对通用引物靶向 16S rRNA 保守区，一步扩增完整 16,569 bp 环状 mtDNA；
测序：QNome-3841hex 平台，单分子实时长读长测序；
分析：质控→比对→变异检测→单倍群分型→家系验证→NUMTs 评估；
图 2 基于齐碳纳米孔平台的 mtDNA 全长测序完整流程
齐碳测序平台核心价值：
超长读长：直接覆盖全长 mtDNA，无拼接、无缺口，单倍型定相准确
高特异性：单对引物长片段 PCR，大幅降低 NUMTs 共扩增
高通量灵活：支持多芯片并行，适配家系大样本研究
国产化稳定：数据质量可靠，可重复、可溯源，满足学术发表要求
图4 24 例样本 mtDNA 全长扩增琼脂糖凝胶电泳验证
绝大多数读长唯一比对线粒体基因组，样本比对率≥99.07%
全样本未检出≥50 bp 结构变异，符合 mtDNA 结构稳定特征
仅在 36 个样本中检出 78 个高置信度多重比对事件，且多与已知 NUMTs 区域重叠，证实流程高特异性
图 6 代表性家系 mtDNA 单倍群遗传图谱
图7 106 个样本线粒体基因组系统发育树
原始测序数据：NCBI SRA（SRP570375）
一致性序列：GenBank（PRJNA1235947）
变异数据：欧洲变异数据库 EVA（PRJNA1235947）
元数据、质控报告、家系图谱、NUMTs 分析结果：Figshare 共享
基于齐碳 QNome-3841hex 建立的单对引物 + 全长 mtDNA 纳米孔测序方案，可高效规避 NUMTs 干扰，实现高准确度、高完整度的 mtDNA 解析，为线粒体遗传学提供标准化、可复制的国产化技术路径。
首次发布多代复杂家系的全长 mtDNA 数据集，填补领域空白，可直接用于：
本研究是齐碳纳米孔测序技术在线粒体基因组学、法医遗传学、人类遗传学领域应用的又一实证，证明国产三代测序平台可支撑高水平基础研究与应用转化，为生命科学提供稳定、可靠、自主可控的核心工具。
参考文献：
[1]Liu, Y., Yang, Q., Xuan, Y. et al. A full-length mtDNA dataset for studying genetic variations across generations and complex family structures. Sci Data13, 442 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06824-0
