2012年12月21日，《科學》發表了我校生物動態光學成像中心（BIOPIC）、生命科學學院、北大-清華生命科學聯合中心李瑞強課題組與哈佛大學謝曉亮課題組合作的的研究論文“Probing Meiotic Recombination and Aneuploidy of Single Sperm Cells by Whole Genome Sequencing”。這項工作實現了高覆蓋度的單個精子的全基因組測序，構建了迄今為止重組定位精度zui高的個人遺傳圖譜，并且解決了一個困繞學術界多年的問題，即基因區附近重組率的降低是由于分子機制而非自然選擇造成的。這項工作由一年級博士生樊偉和楊明玉與哈佛大學的博士生陸思嘉和博士后宗程航共同完成。
減數分裂期間同源染色體之間發生的片段交叉重組（crossover），對于實現遺傳物質的分離是至關重要的，也是產生生物基因組多態性的重要機制。重組率在整個基因組中并非均勻分布，而是集中在一些散布的狹小區域內（hotspot），并且不同物種之間以及相同物種的不同個體之間都可能存在明顯的差別。以往對于人類染色體重組的的研究，受限于實驗技術的限制，分辨率一直都比較低；另外，由于一個家庭內的孩子數目有限，以往的研究都是在群體水平上開展的，而無法開展個人水平的遺傳重組規律研究。單細胞DNA擴增技術和高通量測序技術的發明，使得測序單個精子的基因組成為可能。利用精子基因組測序技術來研究人類的染色體重組規律，具有以往技術*的優勢。首先，精子是天然重組產生的單倍體，取材方便，而且從一個人可取的精子數量幾乎是無限的，可以很容易地研究個人水平的重組分布規律；其次，全基因組測序技術提供了zui高的分子標記（marker）密度，能夠得到zui為的crossover定位結果，測序技術本身具有高通量、自動化等特點，隨著測序成本的迅速降低，這一優勢以后會更加突出。
該項工作使用謝曉亮教授課題組新近發明的MALBAC擴增技術對一個亞洲男性的99個精子進行了單細胞全基因組DNA擴增，并且利用HiSeq高通量測序技術對每個精子分別進行了一倍深度的測序。數據分析發現，平均每個精子中的crossover個數約為26.6個 （圖一），與之前的報道基本吻合。該項工作crossover的定位精度遠遠超過了幾個月前Stanford一小組的報道。 他們發現個人的重組率的分布在百萬堿基（Mega bases）尺度范圍內與群體的重組率分布基本上是一致的，并且在個人水平上基因區附近的重組率也有降低的趨勢 （圖二），從而證明了這一現象是由分子機制決定的，而非自然選擇的結果。除了重組的研究，在精子測序的結果中，他們還發現了5%的精子基因組是非整倍體的，而非整倍體（如21號染色體三體）將造成嚴重的先天性出生缺陷。
單精子基因組測序非常清晰地揭示了crossover的分布以及個人水平上重組率的分布規律，隨著未來測序成本的進一步降低，可以測序一個人更多的精子，從而獲得精度更高的個體特異性的重組率分布圖譜，也可以通過比較很多人的精子來研究重組率分布在不同個體之間的差異。
生物動態光學成像中心（Biodynamic Optical Imaging Center, BIOPIC）是北京大學于2010年成立的一個跨學科合作實體研究中心。中心的目標是發展和利用的生物成像與基因測序手段，在分子和細胞水平上進行生命科學與醫學基礎研究。中心配備世界*的研究設備和條件，有重點地發展的生物成像和測序技術。
謝曉亮教授是化學家、生物物理學家。作為單分子酶學的奠基人之一，大幅發展改良了單分子熒光顯微鏡技術并觀察到許多重要結果；對相干拉曼散射顯微鏡的發展做出了創造性的巨大貢獻；在新一代高通量基因組測序的方法學、儀器研發及應用研究方面獨樹一幟。曾獲美國能源部勞倫斯獎、美國生物物理學會Founders獎、美國化學會Harrison Howe獎等；當選美國*院士、美國文理*院士、中國化學會榮譽會士，是美國物理學會、生物物理學會、科學促進會和微生物學會會士。2010年起謝曉亮教授在北京大學組建生物動態光學成像中心，并與北大多個研究組開展了廣泛的合作。
李瑞強教授2011年加盟北大，之前任華大基因副總裁，目前在北大的主要研究方向包括生物信息學方法與軟件開發、基于高通量測序的動植物基因組組裝與分析、群體多態性與進化、基因與性狀關聯、人類遺傳性疾病基因定位、癌癥基因組學、微生物Metagenomics等。
