隨著基因檢測技術(shù)的進(jìn)步，從植物,、動物到人類,，越來越多的基因天書被揭開神秘的面紗以真面目示人,，基因天書中所蘊(yùn)藏的科研寶藏成了世界各國學(xué)者爭相追逐的目標(biāo)。美國《科學(xué)》雜志盤點(diǎn)的2012年度十大科學(xué)突破中,，涉及“基因組”的成果就占了三條,。《The Scientist》雜志更是專門撰文細(xì)數(shù)了2012年度最突出的多項(xiàng)基因組研究成果,。在這場“基因組的尋寶之旅”中,，我國學(xué)者也有大量收獲，并得到了國際學(xué)術(shù)界的高度認(rèn)可,。
2型糖尿病患者 腸道菌群異于常人
2012年9月底,，由中國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)完成的“腸道微生物與Ⅱ型糖尿病的宏基因組關(guān)聯(lián)分析”研究成果在國際頂級雜志《自然》上在線發(fā)表。該研究為全面揭示2型糖尿病與腸道微生物之間的關(guān)系奠定了重要的分子基礎(chǔ),，為通過DNA序列的微生物分類提供了新方法,。
2型糖尿病（T2D）是一種由遺傳和環(huán)境因素共同引起的復(fù)雜內(nèi)分泌疾病,。近年越來越多的研究表明,，2型糖尿病可能與腸道菌群存在相關(guān)性，但是一直缺少全面系統(tǒng)的研究成果來支持,。在本研究中,，研究人員基于新一代鳥槍法深度測序技術(shù)，研發(fā)出一種新的宏基因組關(guān)聯(lián)分析（MGWAS）方法,。通過該方法,，他們對345個(gè)中國人的腸道微生物進(jìn)行了兩階段的宏基因組關(guān)聯(lián)分析，從分子層面上,，明確了中國糖尿病患者與非糖尿病患者在腸道微生物組成上存在差異,。
與其他疾病中出現(xiàn)的嚴(yán)重腸道菌群失調(diào)相比，本研究顯示,，2型糖尿病患者僅出現(xiàn)了中度的腸道微生物菌群失調(diào),。具體表現(xiàn)為患者腸道中丟失了一些有益菌，反而一些有害菌有所增多,。比如,，產(chǎn)丁酸細(xì)菌在2型糖尿病患者中有所減少，而丁酸主要可調(diào)節(jié)人體腸道微生態(tài)平衡,，對腸道健康起著關(guān)鍵性的作用,。同時(shí)，微生物基因功能分析還間接表明腸道環(huán)境的氧化壓力等可能與糖尿病存在一定關(guān)系,。該研究是世界范圍內(nèi)第一次對腸道微生物進(jìn)行宏基因組關(guān)聯(lián)分析,，不僅從物種、功能及生態(tài)群落上詳盡展示了腸道微生物與2型糖尿病的關(guān)聯(lián)特征，而且還令人信服地指出腸道微生物可以更好地被用來對2型糖尿病等疾病進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估及監(jiān)控,。
人體腸道微生物基因組作為人類的第二套基因組,，與人類健康有著密切的關(guān)系。高通量測序技術(shù)與宏基因組學(xué)研究為更好地詮釋腸道微生物與人類健康提供了一條途徑,，同時(shí)也有助于疾病的預(yù)防和治療,。研究者由此認(rèn)為，基于腸道宏基因組的個(gè)體化醫(yī)療時(shí)代已不再遙遠(yuǎn),。
肝癌發(fā)病的關(guān)鍵乙肝病毒整合
肝癌（HCC）已成為我國第2大癌癥殺手,，而乙肝病毒感染是肝癌的高危因素之一。乙肝病毒感染人體后,，其病毒基因可以整合入患者肝細(xì)胞基因組中,，稱之為乙肝病毒整合。目前,，乙肝病毒整合被認(rèn)為在肝癌發(fā)生過程中具有重要作用,，但具體作用機(jī)制仍不明確。
在本研究中,，科研人員分別對來自81名HBV陽性患者和7名HBV陰性患者的癌組織樣本和癌旁組織樣本進(jìn)行了全基因組測序及分析。研究發(fā)現(xiàn),，HBV整合在肝癌中是一種普遍現(xiàn)象,，HBV整合頻率在肝癌組織中為86.4%，明顯高于癌旁組織中的30.7%,。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)分析后,，研究人員發(fā)現(xiàn)了3個(gè)新的HBV整合位點(diǎn)，并推測這些基因可能在癌癥的發(fā)生過程中起著非常重要的作用,。
基于本研究成果,，研究人員對潛在的HBV整合規(guī)律及其致癌機(jī)制進(jìn)行了推測。他們發(fā)現(xiàn)HBV整合所具有的某些特征有助于病毒控制被感染的宿主基因,，這些變化將會影響染色體的穩(wěn)定性并引起基因表達(dá)的改變,。此外，HBV整合還與患者的臨床表現(xiàn)密切相關(guān),。發(fā)生HBV整合的患者會更早地發(fā)展成為肝細(xì)胞癌而且治愈率更低,。因此，通過對HBV整合的干預(yù)治療,，可能有助于防止癌癥的惡化,，延長病人的生命。上述研究由于揭示了潛在的乙肝病毒整合機(jī)制,，為肝癌的早期診斷,、治療及靶向藥物研發(fā)等提供了非常寶貴的資料。
科研新利器單細(xì)胞測序技術(shù)
細(xì)胞是生物體的基本單位，通常多細(xì)胞組織中廣泛存在細(xì)胞異質(zhì)性,。當(dāng)我們以細(xì)胞群為單位進(jìn)行基因測序研究時(shí),，細(xì)胞自身特異性就會被淹沒。因而常規(guī)的組織樣品測序很難揭示一些復(fù)雜的生物現(xiàn)象,，如腫瘤組織的異質(zhì)性就為腫瘤細(xì)胞內(nèi)部遺傳特征的研究造成了障礙,。由此分離單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行測序，以研究細(xì)胞間的差異,，成為一種新思路,。
2011年，來自冷泉港實(shí)驗(yàn)室的研究人員運(yùn)用一種單細(xì)胞測序,，分析了乳腺癌的癌細(xì)胞種群結(jié)構(gòu),。研究結(jié)果提示，腫瘤的進(jìn)化可能是間斷性的,。由于該結(jié)論挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的腫瘤漸進(jìn)式演化模型,，這一發(fā)現(xiàn)成為癌癥研究中的一次重大突破。但是此方法的局限是不能從單個(gè)核苷酸水平了解單個(gè)癌細(xì)胞的遺傳特性,。
為了攻克這個(gè)難題,，我們團(tuán)隊(duì)建立了一種基于多重置換擴(kuò)增的單細(xì)胞測序方法。為驗(yàn)證該方法的應(yīng)用價(jià)值,，研究人員對一例腎癌進(jìn)行了研究,。通過遺傳學(xué)定量分析，研究人員發(fā)現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞群體內(nèi)不同細(xì)胞之間也存在著差異明顯的堿基突變譜,。對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,，我們發(fā)現(xiàn)腎癌內(nèi)的遺傳結(jié)構(gòu)比我們之前預(yù)想的要復(fù)雜得多。
單細(xì)胞測序?yàn)閷?shí)體腫瘤研究開拓了一個(gè)新的研究視角,，并對促進(jìn)開發(fā)更有效的細(xì)胞靶向治療方法具有十分重要的意義,。同時(shí)，我們的研究也為其他研究人員利用單細(xì)胞測序研究腫瘤提供了一個(gè)很好的參照,。
編輯觀察
合作共享才能共贏
深圳華大基因的研究者2012年在《科學(xué)》,、《細(xì)胞》、《自然》及其子刊上共發(fā)表36篇重量級文章,。在大量的研究中,，合作的痕跡隨處可見。如“千人基因組計(jì)劃”是與美,、英等多國學(xué)者共同進(jìn)行的,，乙肝病毒整合機(jī)制研究是與香港大學(xué)、新加坡國立大學(xué)等共同完成的……
為了將“開放”進(jìn)行得更徹底,，他們還與BioMed Central共同創(chuàng)辦了開放式存儲大數(shù)據(jù)期刊《GigaScience》,，與世界學(xué)者共享現(xiàn)有的科研數(shù)據(jù),。在生物學(xué)領(lǐng)域，“大數(shù)據(jù)”已然成為當(dāng)今“組學(xué)”領(lǐng)域的必然趨勢,。毋庸置疑,，在這種環(huán)境之下，開放式存儲對于“大數(shù)據(jù)”的發(fā)掘利用,，對于科研數(shù)據(jù)的共享交流,，都是一個(gè)行之有效的途徑。
正如英國皇家學(xué)會于去年推出的一期題為《科學(xué)是一個(gè)開放性的事業(yè)》特刊所說,，科研人員在廣泛的科研領(lǐng)域內(nèi)對所擁有的資源和信息展開廣泛的交流與共享,，是值得提倡和推廣的。
