英国基因组

无需进行文库制备，所用DNA样本比标准方法更少2012年12月13日 来源： 中国科技网 作者： 陈丹 中国科技网讯 据物理学家组织网12月12日（北京时间）报道，英国研究人员简化了基因组测序的标准流程，首次无需进行文库制备便完成了DNA（脱氧核糖核酸）单分子测序，而且新方法只要很少量的DNA就能获得序列数据，用量可低至不到1纳克（10亿分之一克），仅为常规测序方法的500分之一到600分之一。 文库制备是指从测序前基因组样本中提取不同长度的DNA片段，这一过程不仅费力、费时，还会浪费DNA，而新技术能极大地减少DNA的损耗，并缩短测序时间。 该研究论文的第一作者、英国威康信托基金会桑格研究所的保罗·库普兰说：“我们用这种方法对病毒和细菌的基因组测序后发现，即使在相对较低的水平，我们也能够确定所检测的是何种有机物，不论样本中是否存在特定的基因或质粒（这对于确定抗生素耐药性很重要），或者其他信息，如对特定DNA碱基的修改等。”他表示，一旦技术得到优化，将在快速、高效地识别医院和其他医疗场所中的细菌和病毒方面具有很大的应用潜力。 研究小组利用第三代单分子测序系统PacBio RS演示了这种简化的直接测序方法。他们仅仅用800皮克（千分之一纳克）DNA来分析一个生物体的基因组，尽管测序仪只读取了基因组的70个序列片段，相对于常规测序方法获得的数据来说不过是很小的一部分，但这些信息足以让研究人员确定他们所检测的生物体的品种。 这项技术也使得科学家能够对此前无法识别的宏基因组（也称微生物环境基因组）样本中的生物体进行确认。“为微生物测序，首先需要能够在实验室中培养它们。”论文的主要作者、英国巴布拉汉研究所的塔米尔·钱德拉说，“这不仅耗费时间，而且有时候微生物不生长，为它们的基因组测序极其困难。”他表示，新方法可以直接对微生物测序，短时间内便可确定其“身份”。 论文的另一主要作者、威康信托基金会桑格研究所的哈罗德·斯维尔德洛说：“我们的技术可以在对所测序列没有任何先验知识、没有特定微生物试剂的条件下，在很短的时间内操作，这是一种很有前途的替代手段，可应用于控制感染等临床需要。”（记者陈丹） 总编辑圈点 长久以来，基因测序等围绕基因科学所展开的研究，都被人们贴上了从本源上解开人体生命奥秘、彻底解除遗传疾病威胁等殷切的标签。多国为提高社会健康水平，都开展了解码国民DNA的活动，有些甚至覆盖全基因组。然而，面对由30亿个碱基对构成的人类基因组，精确测序注定将是一场浩大而又漫长的工程。如何能快速、准确地将海量DNA数据转化为有帮助的实用信息，已经成为该领域科学家们面临的重大挑战之一。因而我们说，英国科学家此番取得的突破，不管是从整个学科研究的方法论层面，还是从临床应用的角度，都提高了基因研究服务于人类的速度。 《科技日报》（2012-12-13 一版）

英国《自然》杂志网站10月12日刊登研究报告说，一个国际研究小组利用从中世纪死者遗骸中取出的物质，测出了曾在中世纪肆虐的黑死病致病菌的基因组，结果显示现在所有种类的鼠疫杆菌都与其有关。欧洲中世纪所称的黑死病，一般认为就是现在的鼠疫。它由鼠疫杆菌引起，曾在中世纪的欧洲大规模流行，使得西欧人口几近减半，引起巨大恐慌。黑死病的一次主要暴发期是在1347年到1351年间，当时的伦敦为了处理病死者的尸体，曾专门建立了几块墓地。德国和加拿大等国的研究人员就是从这些墓地里的遗骸中取出相关物质，测出了黑死病致病菌的基因组。

“10年前，我们参与人类基因组计划，完成了1%的工作，其实是‘搭了别人的车’。现在，面对即将到来的基因组学新时代，我们不能再搭别人的车了。”当年曾参与人类基因组计划承接1%测序工作、如今已是中科院北京基因组研究所副所长的[url=http://sourcedb.big.cas.cn/zw/zjrc/brjh/200907/t20090724_2194384.html][color=#800000]于军[/color][/url]，对中国未来基因组学的发展和应用前途有点担心。2010年6月26日是人类基因组图谱公布10周年，国内外的一些研究机构都在这一天举行了纪念会。中国科协普及部、中科院北京基因组研究所、遗传与发育学研究所、中国遗传学会等单位也在北京举行了纪念会。会上，于军兴奋地回忆起当年他那个义无反顾的决定：1998年4月一天的早晨4点左右，他正在美国西雅图的家中睡觉。忽然自动传真机响了起来，“我爬起来一看，是邀请我回国工作的，我拿起笔签上自己的名字就传了回去”。这是于军回国工作的起点，也是中国参加人类基因组计划的起点。正是于军带回国内的技术和人才奠定了完成1%任务的基础。他是“1%计划”的“始作俑者”之一。与那时的热血沸腾相比，今天的于军更多了一份冷静与思考。“10年前，测定一个人的基因组，大约花了近10亿美元，用了13年的时间；而现在测一个人的基因组也就1万美元、一周左右的时间。美国现在已研制出第三代基因测序仪，用它测定一个人基因组的费用可降到1000甚至100美元，用时仅需15分钟。”于军说，当第三代基因测序仪广泛应用时，大规模应用基因组技术的“个体化基因组时代”就到来了。“个体化基因组时代”为人类描绘了一个美好的未来：那时，我们可以知道某一种药物为什么会对一部分人有治疗作用而对另一部分人不起作用，甚至起负作用；那时还会针对个体疾病的状态和遗传基础的独特性对症下药；也会针对个体化的药靶研制出个性化的治疗药物和治疗手段……这将是一个巨大的医疗市场。而测定每一个人的基因组本身也是一个大市场。“对于有十几亿人口的中国来说，假如使用美国研制的第三代基因测序仪来工作的话，那要进口多少台？按一个人测序需100美元计算，又要花费多少钱？”于军向记者言及此事，表现出了一种内心深处的忧虑。“中国一定要加快研制自己的DNA测序仪。”据了解，于军团队正与有关单位合作研制第二代和第三代测序仪器。“但我们的力量仍然有限，应该有更多的团队和单位加入到这个行列中来。这是我们迎接基因组学新时代的必要准备。”还有一种必要的准备，那就是做好有关基因、遗传学、基因组学等相关科学的科普宣传工作。“美国人十分重视基因组学的科普宣传。”于军回忆说，当年，美国立项测定人类基因组图谱时，就把这项工作的科普宣传列入了计划。10年前图谱完成时，时任美国总统克林顿发表致辞，电台、电视台现场直播，上万名美国人参加了当时各种各样的庆祝活动。“关于科普的作用，一个明显的例子是对待转基因食品的态度。”于军说，美国人就不像中国人那样对转基因食品“过分惶恐”。因为他们知道转基因食品并不像有人说的那样可怕和有危害。中国在面对转基因食品的问题上，好像是由大众的好恶来决定，而不是由对转基因的科学认识来决定。未来的基因组学时代、个性化基因组时代，我们可能会遇到比转基因食品更棘手的问题：法律问题、伦理道德问题、个人隐私问题等等。“从现在起我们就应该做好基因组新时代的科普宣传，未雨绸缪，为基因组学的发展和应用提供更加广阔的发展空间。”于军如是说。（转自科技日报）