人類參考基因組（GRCh38）是人類有史以來取得的最準確、最完整的脊椎動物基因組。不過在這個基因組中，存在許多不準確或者未被讀取的地方，它們稱作缺口。即使經過二十多年的改進，仍有數百個未解決的缺口。
X染色體
之所以出現這麼多的缺口，是因為以前的基因測序技術一次只能讀取DNA的一個小片段，然後再將這些片段拼湊起來。問題在於人類基因組中有許多重複的片段，當讀取到許多重複小片段的時候，很難精確還原真正的基因組，畢竟誰也說不清楚到底是基因組是如何重複的。
現在，科學家們使用了新的方法，首次完成了人類染色體從一端到另一端的完整序列（「端粒到端粒」），沒有缺口，並且準確性達到空前水平。
科學家通過納米孔測序技術，結合其他改進和驗證的互補技術，實現了對葡萄胎CHM13全基因組進行的高覆蓋、超長讀取。首次嘗試重點是人類X染色體，科學家重建了長度為310萬鹼基對的著絲粒衛星DNA陣列，填補了現有文獻中的29個缺口，其中包括人類偽常染色體區域和癌睪丸擴增基因家族的新序列。
新的序列將被整合到未來的人類參考基因組中。嘗試是成功的，完成整個人類基因組已經觸手可及。
用於實現超長讀取的新測序技術，是由加州大學聖克魯斯分校開發的納米孔測序技術。新技術可以一次讀取數十萬個鹼基對，這個長度跨越了基因組中的整個重複區域。
納米孔測序技術示意圖
這項工作使用了納米孔測序技術，通過檢測DNA的單個分子通過膜中的小孔（也就是納米孔）時電流的變化來對DNA進行測序。
納米孔測序儀
儘管如此，序列中還是有多個缺口，尤其是在著絲點，這個區域有特別多的重複片段，是公認的困難區域。團隊不得不手動解決序列中的幾個缺口。
X染色體的著絲粒是一個包含高度重複序列的區域，總長度大約310萬個鹼基對。科學家識別重複序列中的變異並將其作為標記，利用標記將它們連接在一起，從而完成了整個著絲粒序列。
X染色體
下一步是使用來自多種測序技術的數據進行驗證，以確保序列中每個鹼基的準確性。這些輔助技術包括PacBio和Illumina的測序技術，以及BioNano Genomics的光學圖譜。通過比較在不同平台上獲得的數據，可以完善序列，達到更高的準確性。
利用這些技術，科學家團隊完成了一個全基因組序列，其連續性、完整性和準確性超過了所有先前的人類基因組裝配，甚至在某些指標上超過了目前的人類參考基因組。
這項研究填補了人類基因組序列中剩餘的缺口，同時科學家發現這些缺口實際上是人類變異最豐富的區域之一，這些信息對於理解人類生物學和疾病很重要。
納米孔測序除提供超長讀取外，還可以檢測已被甲基化修飾的鹼基。甲基化是一種表觀遺傳變化，並不會改變基因序列，但會對DNA結構和基因表達產生重要影響。