基因组测序

p style=" text-indent: 2em " 今年早些时候，为确立自己在精准医学和数字健康领域的世界领先地位，以色列提出了一项开发基因组和临床数据研究平台的国家倡议。 strong 近日，以色列宣布将开启一项大型人口基因组计划，计划到2023年，对超过10万名患者进行基因组测序，以改善患者的个体化医疗服务。该计划还将于2019年初开始与以色列健康管理组织(HMO)合作并收集患者样本。 /strong span id=" _baidu_bookmark_start_25" style=" line-height: 0px display: none " ? /span /p p style=" text-align: center " img width=" 598" height=" 240" title=" 311.jpg" style=" width: 529px height: 218px " alt=" 311.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/7f38dd31-6fc6-4abb-998b-cd6924afd51f.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 凭借独特优势 建立国家健康数据库 /strong /p p 　　据悉，以色列政府计划花费约10亿新谢克尔(约2.66亿美元)来支持这项基因组和个性化医疗计划。该计划的共同组织者、以色列创新管理局技术基础设施部门高级专家Ora Dar表示，该计划的 strong 最初动机就是改进数字医疗健康技术和基础设施，使以色列人民受益。 /strong 除创新管理局外，以色列总理办公室、财政部、卫生部、社会平等部、经济部、科学技术部以及高等教育委员会的领导人也在牵头开展这项计划。据他透露，领导该计划的CEO已经被选举出来，将负责政府以外的资金筹集工作，详细信息目前尚未公布。 /p p 　　Dar介绍道，工作团队将专注于整合医学、学术科研和工业转化，以便为患有多种疾病患者提供个性化的解决方案。作为该计划的一部分，研究团队还将开展Mosaic Project，招募可代表以色列流行病和种族特征的志愿者， strong 在保证隐私安全和匿名的前提下，收集其临床和基因组信息，最终建立一个可用于研究遗传学和医学信息的国家健康数据库 /strong 。研究团队将在常规医院收集志愿者的生物样本，包括血液、唾液、尿液、粪便以及其他类型的样本，以收集全面的生物信息。志愿者还可以预约进行特定样本收集。 /p p 　　在Mosaic数据库中，研究人员可以通过识别不同患者的信息，选择性进行NGS测序和其他检测。同时，该研究团队也将开发数据分析技术，尤其是肿瘤的个性化治疗研究领域，但患者样本采集收集工作流程仍需要详细的验证。此外，该计划也将建立科学和伦理委员会，负责研究项目批准和测序资金分配。人们需要申请以获得数据可的访问权。 /p p 　　Mosaic数据库将借助以色列的独特“竞争优势”得到充实，包括国家获取的患者医疗数据，多样化的遗传人群、先进的科学研究项目以及日益增长的创业环境等。 strong 因为在过去的20年中，98%的以色列人口已经完全被电子医疗记录体系覆盖 /strong ，包括以色列人、贝都因人以及来自世界各地的人，而且大部分人都获得了两个大型HMOS的投保。Dar相信，借助近20年的医疗健康信息，Mosaic Project能够展示以色列公民患有的长期疾病和发病趋势。 /p p 　　尽管有政府支持，但不可否认的是，该计划的实施仍存在一些障碍。首先就是进一步加强数据系统和数据标准化。为方便人工智能检查患者的数据，要对患者的电子医疗记录、医学影像和样本进行实时监测。同时，还要改善和扩大研究人员获取临床数据的机会，以及加强数据分析人员的培训和资格认证。在道德伦理审查、知情同意和隐私安全方面也要投入大量精力。 /p p style=" text-align: center " strong 大人群基因组计划的兴起 /strong /p p 　　除了以色列的基因测序计划，也有多个国家先后宣布启动大型人口基因组测序计划，夯实以基因数据为基础的精准医学，为疾病诊疗、药物研发提供更多的数据基础。近日，英国方面宣布，其“十万人基因组计划”工作已经完成。该计划于2012年启动，历经5年半，耗资超5亿美元。计划收集的10万人的基因组测序信息可以帮助科学家和医生更好的了解罕见病和癌症，创造新型“基因组医学服务”框架。此外，2018年10月，英国政府宣布将在未来5年内开展500万人基因组计划，这是迄今为止全球最大规模的人群基因组计划。 /p p 　　2017年12月，中国正式启动“十万人基因组计划”。这是我国在人类基因组研究领域实施的首个重大国家计划。该计划将绘制中国人精细基因组图谱，研究疾病健康和基因遗传的关系。其覆盖地域包含我国主要地区，涉及人群除汉族外，还将选择人口数量在500万以上的壮族、回族等9个少数民族。 /p p 　　2018年5月，美国国立卫生研究院正式启动All of Us 研究项目，以加速精准医学研究、改善健康状况。All of Us是NIH近年来资助规模最大的项目之一，也是一项全民参与的健康研究项目。该项目预计纳入100万人的队列研究，参与者包括各种族、不同年龄和性别的人群，也包括病人和健康人。 /p p 　　此外，法国、澳大利亚、日本等国家都启动了大型的人口基因组测序计划。所有这些计划都指定了多个公司作为合作伙伴，为研究的开展提供特定测序技术服务，帮助分析基因组数据。以以色列的基因组计划为例，目前有500多家以色列公司在数字健康处理方面为该计划提供服务，同时将有更多技术型企业加入合作，某些公司还可以开发网络技术保护患者的个人数据和隐私。具体信息将在2019年年初公布。 /p p 　　基因组医学为医学研究带来了一场革命。随着世界各国万人级别基因组测序计划的逐渐兴起，以基因组学为基础的精准医学也迅猛发展，大数据竞备赛的帷幕已经拉开。大量基因测序计划的实施为为开发医疗解决方案和创建大数据分析平台提供了数据基础，为癌症、罕见病等疾病的研究提供了数据支持。同时，从事医疗设备、药品、医疗人工智能和数据分析的科学公司也能从中获得临床、基因组和其他相关数据，并最终造福患者。 /p p 　　参考资料： /p ol class=" list-paddingleft-2" style=" list-style-type: decimal " li p Israel to Sequence 100K People, Create Genomic Database to Support & #39 Digital Health& #39 /p /li /ol

美国人类基因组测序先驱J. Craig Venter将和其新创立的公司Human Longevity Inc.(HLI)进军生物医疗测序领域。HLI是&ldquo 基因组学和细胞的诊断与治疗公司&rdquo ，计划于今年夏季启动，终极目标是推进健康老龄化。 J. Craig Venter(中)希望通过利用基因组学实现对抗衰老的目标。图片来源：Brett Shipe 　　近日，J. Craig Venter研究所创始人兼首席执行官Venter宣布，新公司将以7000万美元的启动资金，建立世界上最大的人类基因组测序中心。Venter称，公司计划从Illumina公司购买20个新的价值百万美元的测序机器。&ldquo 新技术将最终使设备越过质量、体积和成本的障碍，达到我一直期待的效果。&rdquo Venter表示。 　　迄今为止，除了获得将特定肿瘤的基因信息用于预测和治疗的有限成功外，个人基因测序很少能为医生提供清晰的指示。不过通过将&ldquo 一切我们可以测量的信息&rdquo 与临床数据结合，Venter希望最有益的治疗或者预防模式可以出现。&ldquo 基因组学只是全景的一小部分。&rdquo Venter强调。不过，HLI公司计划在开始时每年测序4万个基因组，目标是在5年内达到50万个。 　　一些人担心，Venter试图一下子解决的事情太多。该公司的计划&ldquo 遍布各领域&rdquo ，哈佛大学的George Church说道，其他的商业企业往往更为专注。&ldquo 将大量资源投注于一个领域可以保持竞争力。&rdquo Church指出。 　　&ldquo 测量和建设如此大规模的数据集难度很大，将其进行有效整合的复杂性更大。&rdquo 英国帝国理工学院生物化学家Jeremy Nicholson也持这种看法，&ldquo 在生物学上，这将是一个伟大的科学事业和冒险，但实际上，这就好像是在盲目地攀登珠穆朗玛峰。&rdquo

癌症是由遗传因素、环境因素等多因素导致的复杂疾病。因其个性化的特点-每个人/甚至不同细胞都具有独特的遗传突变，从而加大了癌症治疗及监测的难度。而高通量测序技术的发展为我们带来了契机，不仅可以加速揭开癌症的病因及机制，更进一步使个性化医疗成为现实。 　　2014年之前由于全基因组重测序价格仍然高昂，科研人员不得不舍弃部分遗传信息(如基因融合、染色体重排等)，而选择外显子组测序&mdash &mdash 仅针对编码区的SNP/InDel进行检测。随着全基因组测序成本不断下降，尤其是诺禾致源公司引进的X-Ten平台，率先推出&ldquo 万元基因组&rdquo 测序活动，使得国内的全基因组测序变得更便宜更快捷，因此，全基因组重测序已成为癌症研究的最佳选择。 　　全基因组重测序的必要性 　　2011年，Chapman等人在Nature上利用多发性骨髓瘤样本对全基因组与全外显子组测序进行了比较，结果表明多发性骨髓瘤中一半的蛋白质编码突变都是通过染色体畸变(如易位)发生的，故大部分突变都无法通过外显子组测序发现。相对于全外显子组测序，人类基因组重测序已在检测基因融合，基因组突变，染色体碎裂和染色体重排等研究中屡建奇功。 　　癌症研究中重要的遗传信息 　　基因组突变 　　所有癌症在发展过程中都会积累大量体细胞突变，其中司机突变(Driver mutations)是对癌症发展很关键的体细胞突变，而剩下的就被称为乘客突变(Passenger mutations)。2011年Berger等人在Nature上发表了原发性人类前列腺癌及其配对正常组织的完整基因组序列研究。一些肿瘤包含复杂的平衡重排链(拷贝数中性)，它们通常发生在已知癌症基因中或附近。而一些断裂点发生在基因间区域，可能会因外显子组测序错过，因此，这篇文章例证了有些突变(如文章中类似于基因间区域的非编码区)只有也只能通过全基因组测序才能检测出来。 　　基因融合 　　基因融合在基因组中非常普遍，也是一些类型癌症的标志。基因融合是由两个不相关的基因发生融合形成的一种基因产物，该产物具有全新的功能或与两个融合基因不同的功能。配合末端配对(Paired end, PE)测序技术使用的全基因组测序是目前检测所有基因融合的最准确、最全面的工具，对这些基因融合的检测包括了重复、倒位、覆盖和单碱基插入缺失各种类型。2014年，癌症基因组图谱(TCGA)联盟采用全基因组重测序和全外显子组测序结合的方式对131例膀胱泌尿上皮癌进行了研究，研究者发现了FGFR3与TACC3的融合现象，7例肿瘤样本中检测到病毒整合位点，相关研究结果发表在Nature上。而类似这样的基因融合和病毒整合位点是全外显子组测序做不到的，仍然只能通过全基因组测序的方式进行研究。 　　染色体碎裂 　　该现象是一个一次性的细胞危机，该过程中成百上千个基因组重排在单次事件中发生。这种灾难性事件的后果是复杂的局部重排和拷贝数变异，其范围限制在0-2个拷贝。据估计，染色体碎裂发生在2-3%的癌症的多个亚型中，以及约25%的骨髓中。染色体重排需借助DNA双链断裂和一定方式的排列连接，这种重排破坏了基因组的完整性，继而参与形成白血病、淋巴瘤和肉瘤。它的复杂性和随机性使得它成为一种很难研究的现象，目前的解决策略是使用末端配对和长距离末端配对(mate-pair)技术建库的全基因组深度测序方法进行研究。 　　基因组改变和拷贝数变异(CNV) 　　目前的研究结果告诉我们，若分析中只关注SNP势必将错过大部分重要的基因组重排。据估计，每个人类基因组中&ldquo 非SNP变异&rdquo 总共约有50Mb。Morrison等人选用膀胱移行细胞癌(TCC-UB)的5例样本进行全基因组重测序，结果发现，其中3例样本具有较多SNP和SV变异，并且都具有P53基因的突变 在另外2例肿瘤样本中，研究者发现谷氨酸受体N-methyl-D-aspertate receptor基因发生易位和扩增，该研究结果对后期的肿瘤药物靶点鉴定与疾病治疗具有重要作用。由于覆盖深度变化太大，导致对原拷贝数的变异不敏感，全外显子组测序不容易检测到CNV，对于大片段的基因组改变更是无能为力。 　　全基因组测序与全外显子组测序比较 　　正是基于以上的优势，近年来采用全基因组重测序作为研究手段发表的高水平文章越来越多，这也会是将来人类基因组学研究的趋势，预测相关科研成果将呈现井喷式增长。

2014年年初Illumina公司推出的HiSeq X Ten 测序平台，实现了&ldquo 人类基因组测序成本降低至1000美元&rdquo 的设想。该测序平台测序成本为当前其他测序平台成本的20%。换句话说，Illunima公司在引领二代测序市场的发展，促使测序成本呈跳水式骤降。 　　 全基因组测序成本随时间变化图(不包含Illumina的最新平台) 　　在三代测序平台方面，太平洋生物科技公司的 PacBio RS II测序平台能更好的满足多种特殊区域的准确测序与组装。 PacBio 与X-Ten测序平台经常被联合使用，以获取高质量全基因组数据。科研人员和制药公司对高质量大数据的渴望，以及消费者对低成本测序的需求都将得到实现。 　　如果，测序成本在未来五年内降到几百美元甚至更低，人们的生活或许因此而改变。当低成本测序普及开来，一个人从出生到死亡，对基因组测序将有4个方面的需求。 　　1、新生儿全基因组筛查的需求 　　在美国，尽管各个州的基因检测条件略有不同，但新生儿在出院前都会采集外周血进行各种疾病的筛查。因为即便是全球公认的最好的新生儿基因筛查芯片，也只是筛查健康相关的部分基因。全基因组测序将突破当前血液检测的屏障，并扩大新生儿基因检测的实用性。通过新生儿全基因组测序，医生可以监控个体患病风险，并及时进行预防或早期治疗。《Genetics in Medicine》近期发表了一项调查研究，研究人员对514位新生儿父母进行全基因组测序在健康方面的科普，并征询是否期望给自己的孩子做全基因组检测，83%的父母表示愿意。 　　2、常规测序检查的需求 　　即便新生儿出院后，测序的需求也不会停止。虽然检测结果显示你没有影响健康的特殊基因，但是环境作为基因表达和沉默的重要决定因素，影响着你的健康。例如营养、压力、特殊化学试剂、机体锻炼等情况，都会对基因表达进行调控。如果基因测序成本足够低，你或许会每隔几年做一次基因检测，或者在生病时，做基因组测序以探寻基因组上是否有改变。与新生儿基因筛查一样，常规的基因组检查可以在疾病早期阶段进行诊断，进而提前做好预防措施。 　　3、根据测序信息引导购物的需求 　　相信阅读自己的基因组会是一件很有趣的事情，有些基因检测结果并不一定会影响你的生活，有些检测结果却可能影响你的购物习惯哦。大多数消费者并不知道，日用消费品巨头宝洁公司，将自己定位为基因组学的引导者。宝洁公司通过对引起人类头皮屑的真菌进行测序，以开发更有效的去屑洗发水，应用到旗下海飞丝品牌洗发水。一些公司也被允许利用基因组测序开发适合各个年龄段的护肤品，甚至还有不引起湿疹的高价尿不湿。 　　4、探索个性化癌症药物的需求 　　如果你选用个性化护肤品，又怎么会不选择个性化医疗呢?媒体经常报道个性化医疗，高效经济的测序前景将使个性化医疗成为现实，尽管还有很多需要克服的障碍。以癌症为例，医生可以通过测序癌组织样品，确定癌症的原发位置，以及特异突变。根据这些信息进行个性化的治疗。 　　也许未来的某一天,你的家中可能会拥有一个设备：当你的家庭成员生病了，这个设备可以将他的基因信息和疾病症状发送到疾病控制中心，之后将会收到更好的治疗方案，病人足不出户便可接受治疗。听上去是不是很不可思议?

CG公司的基因组测序工作完全由机器人完成 工作人员正在蓝色幽暗的&ldquo 车间&rdquo 内操作检测设备 　　美国加州的山景城是&ldquo 硅谷&rdquo 的重要组成部分。现在，一个与硅芯片相关的潜力大产业正在这里兴起，那就是基因组测序技术产业。这个产业的发展是随着多家大公司的激烈竞争开始的。不过，一家名为&ldquo 整合基因&rdquo (Complete Genomics，CG)的公司不像别的公司一样研发和销售测序仪器，而是为科学家提供外包的测序服务，更绝的是，在这家公司里做测序的，并不是研究人员，而是一排排的机器人。近日，《新科学家》杂志探秘了这家充满科幻意味的公司。 　　前台都是&ldquo 机器人&rdquo 　　走进CG公司，连前台都由计算机终端出任。它会主动向来客问好，询问姓名、身份和来访意图。旁边连接的一台打印机则自动打出访客挂牌。与此同时，一份电子邮件已经发送到内部接应人员的电脑上。 　　这家公司的生产线更像科幻电影里的实验室，昏暗蓝色的房间里到处都是高级仪器，室内温度保持在28℃和相对较高的湿度，几名穿着实验服，带着发罩的工作人员在监视着电脑屏幕，查看着机器人的运作状态。 　　这儿已经成为了世界上最大的人类基因组测序工厂。只是在这里工作的不是人类，而是机器人。在一个大约只有半个网球场大的房间里，&ldquo 坐着&rdquo 16台机器人，不间断地进行着人类基因组测序的工作。去年，它们完成800个人的DNA测序工作&mdash &mdash 其中三分之一是后半年做出来的。到了今年，它们已经可以每个月生产出400个人的基因了。 　　CG公司只是目前迅速形成产业的诸多基因组测序公司中的一家，但是它十分独特。公司市场总监图柯特(Jennifer Turcotte)对《新科学家》杂志解释说，通常而言，DNA测序是在一个密封的机器里进行的，但在这家公司的实验室里，机器人却是在一个开放暴露的环境下做基因组测序，这是为了便于维修。实验室特定的温度和湿度是为了符合测序中出现的生化反应，微弱的蓝光是为了避免荧光探测剂在探测基因代码符号时受到其他频率光波的破坏。 　　这儿所进行的基因组测序，已是目前最新的第三代基因组测序技术，称为&ldquo DNA纳米球测序技术&rdquo 。这种新方法是将DNA链放置在一小块硅芯片上进行调节，自我组装成所谓的&ldquo 纳米球&rdquo 。这样的测序所需要的试剂更少，得到的数据则更多。 　　技术人员都穿着无尘室服装，因为任何一点灰尘都会干扰测序，除非哪儿出问题了，一般而言这些技术人员不会干预机器人的工作。机器人则会自动添加试剂，操作样本，每个DNA纳米球上携带着70个核苷酸，其排列顺序会通过光信号被拍摄记录下来。 　　费用正在逐步降低 　　这些机器人正在做的工作，是一个浩大庞杂的工程蓝图中的第一步，所有的人类基因组中有着30亿对碱基对，而CG计划将其全部组装出来。这需要非常大的计算量，公司为此也建了一个自动数据中心。不过，这个数据中心设在距离公司大约有20分钟车程的地方&mdash &mdash 那儿的电费更便宜。 　　目前CG公司只针对研究者和制药公司开放，个人还没法购买他们的服务。在这里，每对基因组测序要价9500美元，如果购买1000对以上，则每对价格降为5000美元。这个价格是随着基因组测序技术突飞猛进而急剧下降的，要知道，十年前，第一对人类基因组序列完成时，其价格是以十几亿美元计量的。而科学家现在已经预计几年后，基因组测序的价格可能会降到一般人都可能支付得起的程度。 　　基因组测序的流水线完全是由机器人来做的，而职员做什么呢?公司共有185名职员，部分是科研人员，忙于改善公司的测序技术，另一部分则是做市场和联络，与各类客户打交道。 　　基因组测序工程是一项既有非常光明的前途但又异常庞大的科学工程，而自动化则可能成为处理这项工作的最佳工具。基因学家们认为，通过一些基因扫描，是可以找到导致人类易感疾病的一些基因变异，人类基因谱上，有一些常见明显变异，但是就整个遗传问题来看，还有大量的混乱的遗传变异隐藏在DNA双螺旋体中，这些也导致了世界上千奇百怪的遗传疾病。 　　如何去捕猎这些神秘莫测的错误基因代码呢?只剩下一个方法，那就是将整个人类基因谱测序，来捕捉一些可能和疾病有关的基因变异。这个方法虽然听上去如同&ldquo 大海捞针&rdquo 一样不靠谱，但目前一些迹象表明，今后或许基因组序列会成为医疗记录的一部分，或者科学家可以通过家庭的基因组测序来纠正基因错误。比如，去年西雅图系统生物学研究所的胡德(Leroy Hood)及其小组与CG公司进行了合作，在《科学》杂志上刊登了一篇论文。他们对一家四口的基因组进行了测序。这是个特殊的家庭，两个孩子都患有两种隐性遗传病&mdash &mdash &mdash 米勒综合征和纤毛运动障碍，而父母则完全正常，在分别测出这家人的基因序列后，研究者将父母和子女基因组序列进行比较，验证了米勒综合征这种非常罕见遗传病的致病突变。 　　提供测序外包的服务 　　目前，站在基因组测序产业化起跑线上的企业包括了同样位于加州的生物科学公司Pacific Bio。这个公司创立了首次可以对单个DNA进行测序的仪器。和CG公司一样，目前，这家公司也只向研究者提供服务。 　　还有一些大型的、从事基因组测序产业的公司已经将基因组测序做到医院和个人普及的地步了，如研发制造大型测序分析仪器的Illumina公司。这个公司在2008年美国成长最快的科技公司评选中，风头甚至盖过了Google。它们提供的产品甚至可以直接给病人使用。而另一位基因创业企业家罗斯伯格(Jonathan Rothberg)甚至发明了可以放在桌子上的基因解码器，可以在2小时之内以很高的精度解读出1000万个基因代码符号。 　　大部分的基因组测序企业都站在一个竞争线上，尽力提高DNA测序的速度，降低费用。而CG公司其实并非和它们是严格意义上的竞争对手&mdash &mdash &mdash 他们计划组装出所有的人类基因序列，研发也是为此目的而进行。此外，他们并不如其他公司一样开发更高级更小巧的基因组测序仪，而是为科学家提供基因组测序的外包服务，也就是说，研究人员无需购买、安装、培训、运行和维修仪器，而只要将样品交给这家公司，等待结果到来就可以。虽然很多人不理解他们的做法，但这家公司始终坚持自己的观点，认为这样的服务最能让科学家将时间从捣腾仪器设备的工作中解放出来，专心放在生物学和假说验证上。 　　从这几年CG公司取得的成绩来看，这种做法确实是有效的。2009年，CG公司宣布其测出了第一个人类基因序列，并移交给美国生物科技信息中心数据库。同一年，他们在《科学》上刊文，发布了三个完整人类基因组序列分析的结果，当时文章还宣布，测序的成本已经可以降到1726美元。这在生物界引起了轰动。到了那一年结束，他们已经做出了50个人的基因序列。 　　此外，他们的名字也随着来自各地的科学家一起多次登上了权威学术杂志。除了去年帮助科学家解开了米勒综合征突变难题给科学界留下难忘的印象之外，美国的罗氏公司还曾经借助CG的基因组测序技术，完成了人类科学史上第一例肺癌患者的全基因组比较。相关研究结果刊登在《自然》杂志上。而美国癌症学会也开始和CG公司联手，希望通过其服务比较正常人和癌细胞基因组序列的差异。或许在不久的将来，解开癌症之谜的第一个贡献就属于这些蓝光照耀下的机器人。

新华社伦敦2月9日电针对个人的基因组测序服务刚出现时，测序费用高达上百万美元，普通人望尘莫及。不过，美国一家公司计划从今年6月开始，推出低价个人基因组测序业务，顾客只需支付5000美元，就可向这家公司预约基因组测序服务。 　　据英国《新科学家》杂志网站报道，这家名为&ldquo 完全基因组&rdquo 的公司位于美国加利福尼亚州。这家公司称，其测序技术最关键的一点是将放大后的DNA(脱氧核糖核酸)片段固定在硅阵列上，从而实现快速、高效测序。 　　世界首份&ldquo 个人版&rdquo 基因组图谱数据的拥有者是DNA双螺旋结构的发现者之一詹姆斯&bull 沃森。2007年，美国贝勒医学院和&ldquo 454生命科学公司&rdquo 共同完成了沃森个人基因组的测序工作，并将图谱数据免费赠予沃森，当时这一测序的费用总计约100万美元。沃森当时在接受媒体采访时预测说，将来一旦个人基因组测序的费用&ldquo 降到一辆雪佛兰汽车的价格&rdquo ，那么人类基因变异研究领域将迎来一场变革。 　　此后，几家生物公司相继利用更为快速、成本更低的测序技术推出了&ldquo 个人版&rdquo 基因组测序服务。例如，加州一家名为&ldquo 应用生物系统&rdquo 的公司去年就曾宣布，他们为一名尼日利亚男子测序了基因组，花费不到6万美元。 　　如今，&ldquo 完全基因组&rdquo 公司的报价甚至比许多二手汽车的价格还要低。2月5日，该公司在美国举行的一个基因组生物学会议上公布了他们完成的第一份个人基因组测序数据，并将相关数据刊登在公司网站上。据悉，他们的目标是2009年完成1000个客户的基因组测序，2010年完成2万个客户的测序。

随着基因技术的突飞猛进，英国首相于12月10日宣布了一项雄心勃勃的计划，为10万名患有癌症和罕见疾病的英国病人进行全基因组测序。尽管许多国家都宣称正在以治疗和护理病人的名义解码其公民的脱氧核糖核酸(DNA)，但这项新的计划却是与众不同的，因为它将解码全部基因组，而并非仅是一小部分。 　　首相David Cameron在一份声明中表示，英国政府的国家医疗服务体系(NHS)已经拨款1亿英镑(约合1.6亿美元)用于这项计划。这些经费是上周宣布的未来数年6亿英镑(约合9.65亿美元)研究经费的一部分。这项测序计划预计将花费3到5年的时间。 　　这项计划联合了欧洲以及世界各地的多项测序计划和生物信息库。今年3月，英国官方公开了其涉及50万人的生物信息库，其中包括健康信息以及血液样本。而在2月，挪威宣布计划对1000名癌症患者的肿瘤基因组进行测序。 　　新公布的计划可以说是更为深远的。 　　在美国波士顿市马萨诸塞州总医院进行癌症遗传学研究的肿瘤学家Leif Ellisen指出：&ldquo 根据这项全基因组测序的规模和范围，在我听起来感觉相当独特。&rdquo 　　还有其他一些全基因组测序工作正在进行当中，例如，一个在纽约进行的项目力图解码多达1000位阿尔茨海默氏症患者的基因组，但是它们在医疗目标和涉及的志愿者数量上都局限性较大。 　　Ellisen指出，英国研究机构面临的最大挑战将是如何把大量的DNA数据转化并生成能够帮助患者的有用信息。 　　在这份声明中，Cameron显得很乐观：&ldquo 通过解锁DNA数据的能量，NHS将引领有关更好的测试、更好的药物，尤其是更好的护理的全球竞赛。&rdquo 这份来自唐宁街十号&mdash &mdash Cameron办公室&mdash &mdash 的声明还暗示，那10万名将基因组贡献给该计划的病人将直接从中收益&mdash &mdash 这被Ellisen称为是&ldquo 一种延伸&rdquo 。 　　迄今为止，只有少量个体从他们的全基因组测序中获益的实例，其中大部分涉及的是一些非常罕见的疾病。尽管在这种规模上进行全基因组测序&ldquo 显然是做了一件非常正确的事情&rdquo ，Ellisen说，&ldquo 但我们并不想过多承诺&rdquo 多快将会有进展出现。 　　全基因组测序是对一种生物的基因组中的全部基因进行测序，测定其DNA的碱基序列。目前，全基因组测序技术主要包括第二代测序技术(NGS)和第三代测序技术。第二代测序技术已经能够快速、低成本地进行全基因组测序。第三代测序技术于2011年4月正式推广，其单分子实时(SMRT)测序技术完全不同于第二代测序，它的序列读长高达3000bp(碱基对)。

在一项新的研究中，来自俄罗斯圣彼得堡国立大学的研究人员开发出一种方法极大地改善人们对实验室中不能培养的有机体---如生活在人胃肠道中的微生物，或者生活在海洋深处的细菌---的DNA进行测序的能力。相关研究结果于2016年2月1日在线发表在Nature Methods期刊上，论文标题为“TruSPAdes: barcode assembly of TruSeq synthetic long reads”。　　这种被称作TruSPADES的方法通过计算机将来自Illumina公司的机器产生的长300个碱基对的短测序片段(short reads)组装成所谓的合成长测序片段(synthetic long reads)，这些合成长测序片段是基因组中长大约10,000个碱基对的片段。　　研究人员说，使用这些合成长测序片段而不是短测序片段组装基因组就好比是使用整个章节而不是单个句子来组装一本书。因此，人们有强烈的动机利用长测序片段改进测序。　　论文作者Pavel Pevzner教授说，“这是下一代测序技术。它将对宏基因组测序的操作应用产生深刻影响。”　　当前，作为长测序片段测序市场的佼佼者，Pacific Biosciences公司和Oxford Nanopore公司产生的长测序片段是不准确的，而且很难用于解决复杂的测序问题，如组装宏基因组(metagenome)，其中宏基因组可以指的是从自然环境取样的全部微生物的基因组，也可以指的是从自然环境取样的全部微生物。相比之下，这种合成长测序片段的准确性提高了100倍，而且能够大规模地快速产生从而覆盖宏基因组中的大部分细菌。　　为了开发这种新的方法，研究人员获取携带条形码的长100～300个碱基对的短测序片段。他们然后利用一种在短测序片段测序(short read sequencing)中经常使用的被称作德布鲁因图(de Brujin graph)的方法描绘这些短测序片段，将它们组装成合成长测序片段。这种德布鲁因图允许研究人员确定哪些短测序片段连接在一起，从而组装出更长更准确的合成长测序片段。　　接下来就是应用这种方法研究包括从人微生物组到海洋微生物组在内的多种微生物群落。Pevzner和另一名论文作者Anton Bankevich正在与来自美国克雷格文特尔研究所(J. Craig Venter Institute)的研究员Christopher Dupont合作开展这方面的研究工作。　　宏基因组学特别充满挑战，这是因为研究人员需要研究生活在一个微生物群落中的好几百种细菌，而不能研究其中的单个细菌菌种。当研究人员从这种微生物群落中提取样品并进行测序时，他们获得的是来自这个群落中所有细菌基因组的片段。这非常像是试图拼出好几百个拼图，但是并不知道哪些拼板属于哪个拼图。TruSPADES方法和合成长测序片段将有助研究人员拼出这些拼图。　　Dupont 说，“这种方法以更小的成本产生更好的结果。我们如今正在组装我们之前甚至还不知道它们存在的有机体的基因组。”

2月10日出版的《自然》杂志刊登社论&mdash &mdash 《最好的还未到来》(Best is yet to come)，回顾了人类基因组测序工程过去10年的发展并展望其值得期盼的辉煌未来。以下为文章主要内容： 　　从比尔· 克林顿(Bill Clinton)到托尼· 布莱尔(Tony Blair)，2001年《自然》的一篇长达62页的文章让包括他俩在内的全世界为人类基因组测序感到兴奋，或者说有点兴奋过头。 　　当年这篇文章的第一作者、美国哈佛-麻省理工博德研究所(Broad Institute of MIT and Harvard)现任所长Eric Lander表示，&ldquo 人们对人类基因组测序已经表现出有点过度的热情&rdquo ，十年过去，局面依然，&ldquo 与测序工程启动十周年纪念有关的新闻头版仍在斥责基因组学家怎么还没能治愈大部分疾病&rdquo 。对医护发展历程而言，2001年的测序只是个里程碑，而非终结点。 　　医学进展是否真比当时料想的那样还要慢?美国国立人类基因组研究所(National Human Genome Research Institute)的Eric Green和Mark Guyer认为&ldquo 重大意义的变化通常不会很快到来&rdquo ，&ldquo 虽然在某些情况下基因组学已开始使医学诊断与治疗取得进步，但期待卫生保健效率的显著提升尚需多年&rdquo 。光有研究并不够，新的政策和实践也是必需的。 　　人类基因组测序从各方面来说都是一次科学技术上的成功。有学者认为，&ldquo 测序技术持续上升的发展轨道正使得以医疗诊断和治疗为目的的临床应用成为可能&rdquo 。一个有力的证明便是全基因组关联研究(genome-wide association studies)的发展。 　　十年前，有人认为人类基因组工程是人类历史的伟大成就，就如登陆月球和发明车轮一般。不过现在就将基因组测序载入史册还为时过早，我们必须在此基础上取得更大的成绩才能实现基因组测序的真正成功。

英国将对10万病人进行基因组测序，基因组药物成英国国民健康服务司首选 　　2012年12月10日，纽约GenomeWeb记者报道(GenomeWeb 新闻)-- 英国首相大卫&bull 卡梅伦今天将宣布：英国国民健康服务司即将发起一项针对超过10万人的基因组测序活动，所获得的基因组信息将被用于癌症等疾病的治疗和研究。 　　首相办公室今天公布，已经拨款1亿英镑(1.609亿美元)给从事基因组药物研究的英国遗传学家和医疗保健机构，用于DNA图谱计划。该项经费所支持的 DNA测序不但可以用来研究和治疗癌症，还关乎一些罕见病、遗传病的研究治疗，还可进一步完善英国国民健康服务司的基础数据库信息，让基因组数据为更多的 病人治疗带来福音。 　　卡梅伦在正式对外宣布前说：&ldquo 在科研领域和医疗创新上，英国一直是世界上的先锋领导者，从第一个CT扫描仪、试管婴儿到解码DNA。不断的超越自我和开拓创新对我们来说很有意义，这个新的计划将意味着我们是世界上第一个在主流健康服务领域中采用DNA编码的国家。&rdquo 　　英国首席卫生官员Sally Davies称：在国家健康服务司，采用单基因检测诊断癌症和减少治疗副作用已经并不陌生。她说：&ldquo 当时，这些检测着重于由单基因变异引起的疾病，这项科研的开启使得我们能对我们自己的30亿DNA进行了解，进而我们可以对我们的基因和生活方式的复杂关系有进一步的认知。&rdquo 　　科研和大学部长David Willetts说：这1亿英镑的启动经费就是来源于上周财政大臣所说的那个6亿英镑，这些钱将在以后的三年陆续列入英国曾计划的科研项目预算。 　　首相办公室称：基因组测序将完全是自愿的，病人有权拒绝进行测序，而且所有的DNA数据将被匿名保存，除非是针对病人自身的治疗。 　　英国国民健康服务司开发了多种储存数据的方法，目的是为了保护病人的隐私。在整个项目决策中，最终要的环节用什么平台和技术做测序还尚未公布。整个基因组测序项目的具体细节尚未完全对外公布，项目的合作方在本报道中也未公布。

据物理学家组织网报道，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：&ldquo 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。&rdquo 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。&ldquo 为微生物测序，首先需要能够在实验室中培养它们。&rdquo 论文的主要作者、英国巴布拉汉研究所的塔米尔· 钱德拉说，&ldquo 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。&rdquo 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&ldquo 身份&rdquo 。 　　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：&ldquo 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。&rdquo

p 　　儿童罕见病诊断领域10日率先启动创新型临床研究项目，将系统地评估全基因组测序在不明原因智力落后/发育迟缓、多发畸形等罕见未确诊儿童患者中的应用指征及诊断效果，通过临床表型和基因型关联统计分析我国临床应用和共识，进一步规范和指导全基因组测序在儿科临床应用、实验室的检测及报告，并构建我国儿童遗传疾病检测基因组数据库。 /p p br/ /p p 　　项目由中国医师协会医学遗传医师分会、上海交通大学附属新华医院和中南大学湘雅医院共同发起，其中新华医院亦是上海市罕见病诊治中心。 /p p 　　“基因测序已经经历了两个阶段，即一代的基因芯片和二代测序。此次推动的将是真正的全基因组测序。” 这一项目负责人，新华医院儿科专家、上海儿科研究所分子平台负责人余永国教授说，“单基因、全外显子、基因芯片等现行的基因测序方法在临床上仍然无法对一些罕见病做出明确诊断，有患者要耗费3、5年经过7次基因检测才能确诊，而全基因组测序可以检测出此前无法检测的复杂的基因组结构变异等。这一技术如果在临床上的应用，有望大大提高罕见病的诊断。 /p p 　　“为儿童罕见病诊断，提供全基因测序是一件非常严谨的事情。即便是患者材料的审核都非常关键，新华医院目前严格执行相关方案，这些方案都经过医院伦理委员会的严格审批。”余永国介绍，“根据方案，应由临床医生筛查临床资料，由实验室重分析测序数据，由此才能保证实验的科学性和可行性。” /p p 　　目前阶段，在罕见病诊疗中，诊断更重于治疗。目前全球范围内已确认的罕见病种约6000至7000种，约有80%的罕见病是由遗传缺陷所致,其中一半的罕见病患者在出生时或者儿童期即发病，但大部分罕见病的成因目前尚不明确。 /p p 　　项目将探索通过全基因组测序和数据解读，明确遗传性疾病的发病机制，筛选鉴定疾病诊断的生物标记物和药物靶点，为更精准的个性化治疗方案提供理论基础和研究数据。并以此为基础，建立临床应用标准和共识，指导各医院的儿科临床应用，提高儿科医生诊疗儿童罕见病的整体水平。最终，逐步构建中国儿童遗传疾病检测基因组数据库。 /p

日前，由深圳华大基因研究院与西南大学合作的研究成果《40个基因组的重测序揭示了蚕的驯化事件及驯化相关基因》在国际学术期刊《科学》上发表，这是两家单位自2003年以来在家蚕基因组研究领域取得的又一项重要成果。 　　据悉，这项研究共获得40个家蚕突变品系和中国野桑蚕的全基因组序列，是多细胞真核生物大规模重测序研究的首次报道，共获得632.5亿对碱基序列，覆盖了99.8%的基因组区域 绘制完成了世界上第一张基因组水平上的蚕类单碱基遗传变异图谱，是世界上首次报道的昆虫基因组变异图 从全基因组水平上揭示了家蚕的起源进化 发现了驯化对家蚕生物学影响的基因组印记。 　　华大基因的专家表示，桑蚕大规模基因组重测序和遗传变异图谱构建的完成，有助于从全基因组范围研究驯化和人工选择对家蚕生物学的影响，阐释家蚕及野桑蚕之间生物学差异的遗传基础。更为重要的是，与野桑蚕相比，家蚕具有更优良的经济性状，本研究所发现的全基因组选择印记，特别是那些受到强烈选择的具体基因，对家蚕重要优势经济性状相关基因克隆及其形成机理的研究至关重要。 　　在不到两个月的时间里，研究团队即完成了该项目的全部实验和测序工作。海量数据产出之后，深圳华大基因研究院自主搭建的超算中心及自主开发的生物信息软件发挥了重要作用，利用超大规模计算能力，研究团队完成了庞大的数据处理，迅速完成了数据分析和成果发表。而本次研究的40个代表性的家蚕和中国野桑蚕品系全部来自于西南大学蚕学与基因组学重点实验室。 　　团队负责人表示，该计划后续所有的目标都将集中在&ldquo 发现基因、研究基因和利用基因&rdquo 上，利用转基因技术制作的新型蚕品种和相关产品将于近期进入人们的视野。

The scientist杂志对近期最热门的一些基因组测序成果进行了盘点，包括濒临灭绝的几维鸟和极其聪明的章鱼。　　种属：甜瓜(Cucumis melo)　　西班牙和意大利的研究团队在Molecular Biology and Evolution杂志上率先发布了七个甜瓜品种的基因组分析。他们鉴定了与甜瓜重要性状有关的大量SNP和遗传学变异，包括口味、大小、耗水量等等。　　研究显示，这七个甜瓜品种的遗传学变异影响了902个基因。研究人员预测了其中53个基因的功能，发现它们在抗病性、细胞壁代谢和糖代谢中起作用。进一步研究表明，野生甜瓜品种的遗传多样性最大。　　“这项研究揭示了甜瓜基因组的高度可塑性，可以帮助人们更好地进行育种，提升这种水果的品质或者它的抗虫抗病能力，”这篇文章的作者之一Josep Casacuberta说。(原文：Transposon Insertions, Structural Variations, and SNPs Contribute to the Evolution of the Melon Genome)　　种属：恶性疟原虫(Plasmodium falciparum)　　基因组：约23 million bp　　说到疟疾大多数人想到的只是蚊子，其实疟原虫才是罪魁祸首，蚊子只是携带者。2010年，全球有两亿多人受到疟原虫的感染，其中约六十六万人死亡。更令人头疼的是，这种寄生虫对青蒿素也显示出了抗性，青蒿素是治疗疟疾最有效的药物。　　伦敦卫生和热带医药学院、加纳大学和桑格研究所的研究人员，对85个恶性疟原虫(P. falciparum)的临床分离株进行了基因组测序，这些样本来自于加纳的中部地区(疟疾全年传播)和北部地区(疟疾季节性传播)。他们在近期的BMC Genomics杂志上发表文章，展示了恶性疟原虫在疟疾流行地区面临的选择压力，以及这种寄生虫的基因组多样性。(原文：Comparison of genomic signatures of selection on Plasmodium falciparum between different regions of a country with high malaria endemicity)　　种属：几维鸟(Apteryx mantelli)　　基因组：83 billion bp　　濒临灭绝的几维鸟是新西兰的国鸟，它们只有退化了的翅膀，没有尾巴，鼻孔生在其长嘴末端。几维鸟主要在夜间活动，基础代谢率低，是体温最低的鸟类之一。　　Leipzig大学和Max Planck研究所的研究人员对几维鸟(Apteryx mantelli)进行了基因组测序，鉴定了一些与其夜间生活方式有关的序列改变。这项发表在Genome Biology杂志上的研究显示，几维鸟与彩色视觉有关的视蛋白基因被失活，气味受体基因的多样性增大。这说明几维鸟觅食更多地依赖于嗅觉而不是视觉，而这种适应性改变发生在大约三千五百万年以前。　　“几维鸟失去彩色视觉很可能是因为它的夜间生活方式不再需要这种能力，”文章第一作者，Leipzig大学的Diana Le Duc说。“但它们夜间觅食所需的嗅觉变得更加敏锐，气味受体增加以适应的更多样化的气味。””　　研究人员还发现，几维鸟群体中的遗传学多样性小于之前的预期，这种情况会危及整个物种的延续，人们在采取保护措施时应当把这一点考虑进去。“几维鸟基因组是一个重要的资源，可以用来与其他不能飞翔的鸟类进行比较，”Max Planck研究所的Janet Kelso说。(原文：Kiwi genome provides insights into evolution of a nocturnal lifestyle)　　种属：禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)　　基因组：约36.5 million bp　　英国洛桑研究所的科学家们在BMC Genomics杂志上发布了禾谷镰孢菌的完整基因组，这是一种能在谷类作物中引发赤霉病的真菌。　　研究人员通过鸟枪测序校正了现有基因组序列的错误，填补了其中的缺口。他们总共鉴定了741个基因，其中三个基因与这种致病菌的毒力有关。他们还分析了涉及致病菌-宿主互作的69个基因，预测了这些基因的功能。文章指出，现在人们可以全面研究禾谷镰孢菌的基因组，并在此基础上阐明其致病机制。(原文：The completed genome sequence of the pathogenic ascomycete fungus Fusarium graminearum)　　种属：章鱼(Octopus bimaculoides)　　基因组：2.7 billion bp　　上周，科学家们首次对章鱼基因组进行了测序。这项研究发表在Nature杂志上，可以帮助人们进一步了解这种极其聪明的头足类生物。　　研究人员测序了一种名为加州双斑蛸(Octopus bimaculoides) 的章鱼。研究显示，章鱼庞大的基因组是特定基因复制的结果，并没有发生全基因组加倍。原钙黏蛋白的编码基因就是一类频繁复制的基因，这种蛋白与神经系统的发育有关。　　研究人员还鉴定了大量的头足类独有基因，这些基因涉及了章鱼的颜色改变以及吸盘的神经信号。章鱼的基因组序列可以帮助人们找出更多与众不同的基因，揭示它们在这种奇特生物中承担的具体功能。(原文：The octopus genome and the evolution of cephalopod neural and morphological novelties)

中国科技网讯 据美国物理学家组织网近日报道，英国牛津纳米孔技术公司在佛罗里达州基因组生物学与技术会议上宣布了一个爆炸性消息，即推出GridION和MinION两款基于新一代DNA测序技术的便携式基因组测序仪，后者仅有U盘大小，可插入电脑USB端口完成测序，价格仅900美元。 　　两个仪器都是基于纳米孔测序技术，采用一种特殊的蛋白在薄膜结构上打出纳米级小洞或小孔，在膜的一侧施加电压将单条DNA链(带负电)拉进纳米孔。当DNA的化学碱基通过时，引起细微的电流变化，测量这种变化即可识别出不同的碱基(T、C、G和A)组成顺序，然后通过电脑将每一部分的结果编织在一起呈现。人类基因组包含大约30亿个碱基，DNA测序就是将这些碱基的顺序识读出来。 　　该消息令投资者大为振奋，而对于牛津纳米孔技术公司的竞争对手美国Illumina公司和生命科技公司来说犹如一记重创。生命科技公司于今年初推出的最新台式离子质子序列发生器测序需要24小时，价格约15万美元。相比之下，如果将20个单元连接在一起，GridION可在15分钟内完成整个人类基因组测序，价格为5000美元 如U盘大小、即插即用的MinION可直接插入笔记本电脑USB端口测序。 　　无疑，新测序仪将带来DNA测序更为广泛的应用，允许非专业科学家提取DNA信息，即使在野外研究人员也可将样品置于仪器中，将其插入载有相关软件的笔记本电脑后，几乎片刻就会得到基因组样品的信息，以确定植物或动物的遗传性状。种子研究公司可使用它来分析田间作物，如查查是否有外源混合 肉类检查员可拿它测试不同类型的微生物 生物学家可以用它来寻找几代人基因中的微小变化。 　　然而，在这些愿景中也有小小瑕疵：目前这种设备有4%的错误率 MinION是一次性的，产量不如GridION高 尽管该公司称，在今年某个时候发售相关产品之前，价格会大幅下降，但对于许多应用者来说还是有些贵。

棉花是全球重要的经济作物之一。它的纤维，俗称皮棉，是纺织工业主要的天然原料。全世界棉花种植面积约5亿亩，我国常年种植面积近8千万亩。棉花不但是重要的纤维和油料植物，而且是重要的植物蛋白来源。在食用油中，棉籽油的亚油酸含量最高，达到55.6%。除此以外，棉花种子中还含有极为丰富的蛋白质和脂肪等物质，棉籽榨油后的棉籽粉蛋白质高达45%&mdash 50%，远胜过大米、小麦，甚至超过花生、大豆的蛋白质含量。然而，由于一般栽培棉品种的种子和植株具有色素腺体，而色素腺体中含有的棉酚及其衍生物对人和单胃动物有毒，棉酚是棉属植物特有的化合物，这直接制约了棉籽作为食物资源的开发和利用。 近日，来自8个国家的70多名科学家共同参与的国际合作项目----棉花基因组测序完成。该研究的学术文章《棉花基因组的多倍化及纤维的发育》发表在《自然》杂志上。研究中，科学家们结合传统的Sanger测序与新一代454测序技术对雷蒙德氏棉基因组进行了组装工作，获得了其87.7%的全基因组序列，通过比较基因组以及进化分析发现，雷蒙德氏棉约在1300&mdash 2000万年前经历了一次全基因组复制事件。这次复制事件很可能不是雷蒙德氏棉的第一次基因复制，早在约1亿多年前，雷蒙德氏棉就可能经历了一次基因组复制事件。这些研究结果有利于人类认识古双子叶植物基因组的复制机制。经过雷蒙德氏棉基因组自身比对后，科研人员共鉴定出了2355个共性区域，并发现约有40%的旁系同源基因出现在不止一个共性区域，这表明了雷蒙德氏棉基因组在进化过程中可能经历过大量的染色体重排事件。 自2008年以来，棉花全基因组测序成为棉花基础研究领域的热点问题。下一步要在该成果基础上开发出快捷分子育种工具，实现基因组水平上的棉花分子设计育种，培育出高产、高质、抗病抗旱的棉花优良新品种。分子辅助设计育种和常规育种相结合是未来作物育种研究的必然发展方向，建立在基因组学研究基础上的分子辅助设计育种，因分子标记数量巨大、且不受基因表达时间、显隐性关系和环境条件的影响，大大提高了育种选择的准确性，缩短了育种周期，提高了选择效率。 参考文献：Repeated polyploidization of Gossypium genomes and the evolution of spinnable cotton fibres. NatureVolume:492,Pages:423&ndash 427Date published:(20 December 2012)DOI:doi:10.1038/nature11798

最近，来自美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校、克雷格· 文特尔研究院和Illumina公司的科学家对现代基因测序算法进行了改良，只需从一个细菌细胞中提取的DNA(脱氧核糖核酸)就可组装成接近完整的基因组，准确率达到90%，而传统的测序方法至少需要10亿个相同的细胞才能完成。这一突破为那些无法培养的细菌提供了测序方法。研究发表在9月18日的《自然· 生物技术》网络版上。 　　实验室无法培养的细菌范围极广，约占99.9%，从产生抗体和生物燃料的微生物，到人体内的寄生菌。它们的生存条件特殊，比如必须和其他菌种共生，或只能生存在动物皮肤上，因此很难进行人工培养。 　　论文合著者、文特尔研究院的罗杰· 拉斯肯教授10年前曾开发出一种多重置换扩增(MDA)技术，可对实验室无法培养的细菌测序，能恢复70%的基因。其工作原理是对一个细胞的基因片断多次复制，直到其数量相当于10亿个细胞那么多。不过，这种技术却给测序软件带来很多麻烦，它在复制DNA时会出现各种错误，而且并非完全统一放大，有些基因组被复制数千次，有一些却只被复制一两次。但测序算法不能处理这些不一致，而是倾向于舍弃那些只复制了少数次的基因，即使它们对整个基因组来说很关键。 　　加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院计算机科学教授、现代基因测序技术算法创建人帕维尔· 帕夫纳和同事改进了这一方法，保留了那些少量复制的基因片断，并用新方法对一个大肠杆菌测序以检验其精确性，发现它能恢复91%的基因，接近传统的培养细胞水平。这已足够解答许多重要的生物学问题，比如该细菌能产生什么抗体。 　　人体细菌占体重的约10%，它们有些会造成传染病，但也有的能帮助消化，最近研究还发现，它们能改变人的行为方式，比如引诱人吃更多的东西。新方法也有助于科学家理解细菌行为，研究人体内细菌能产生哪种蛋白质和多肽，这些蛋白质和多肽是细菌之间、细菌和宿主之间互相沟通的工具。 　　研究小组还用新方法对一种以前未曾测序过的海洋细菌进行了测序，获得了相当完整而且能解释的基因组，掌握了它是如何生存和运动的，该基因组将被存入美国国家卫生研究院的基因银行(GenBank)。研究人员表示还将对更多迄今未知的细菌进行测序。

p 　　日本理化学研究所、千叶大学、高知大学和大阪大学等组成的一个研究小组宣布，他们对中药材“甘草”进行了全基因组测序，成功取得了推测的全部基因94.5%的基因信息。 /p p 　　甘草是一种豆科植物，广泛应用于各种中药中，是重要的中药原料。它具有改善肝功能、治疗消化性溃疡、抗炎症及止疼止咳等多种功效。甘草根部富含的主要成分甘草甜素的甜度是砂糖的150倍，可用作非糖基甜味料，具有预防代谢综合征的作用。同时甘草也是医药、化妆品、天然甜味料的重要原料，需求量极大。对其进行基因组测序，不但可根据其基因组信息高效育种，还可对有效药用成分甘草甜素遗传基因进行深入研究，以期实现生物合成。 /p p 　　研究小组选择甘草中质量最好的“乌拉尔甘草”进行全基因组测序。通过对获得的基因信息进行分析，发现了34445个蛋白质遗传基因代码。研究小组用甘草的基因组信息，与其他豆科植物的基因组信息及全基因组进行了分析比较，结果发现了药效成分之一、异黄酮的生物合成相关基因群的一部分形成基因簇。研究小组进一步对生物合成相关的含有酶基因的基因家族深入分析，发现了其遗传结构和遗传表达。 /p p 　　目前，日本90%的医生使用中药来治疗疾病，使用量逐年增加。现日本甘草等中药材85%从中国进口，为了满足不断扩大的市场需求，该研究对日本甘草的分子育种栽培、改进中药材功效，以及深入研究生产药效成分所必需的有用遗传基因具有重要意义。 /p p br/ /p

p style=" text-align: center text-indent: 2em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 562px height: 324px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/c5bb95ab-d7b9-4050-a3b7-12296053ef62.jpg" title=" 微信图片_20201103135358.jpg" alt=" 微信图片_20201103135358.jpg" width=" 562" height=" 324" / /p p style=" text-indent: 2em " 10月29日，《核酸研究》（Nucleic AcidsResearch）在线发表了国家微生物科学数据中心（中国科学院微生物研究所微生物资源与大数据中心、世界微生物数据中心）团队关于全球模式微生物基因组数据库gcType的文章。gcType是由我国牵头的全球模式微生物基因组测序计划的重要成果。 br/ 模式菌株（type strains）是在给微生物定名、分类记载和发表时，以纯菌状态所保存的菌种，是微生物分类学的标准参考物质，也是理想的生物技术研究工具，具有重要的科研和产业价值。模式菌株长期以来分散在全球各国超过100余个保藏中心，是各个保藏中心甚为珍贵的资源。2018年，微生物所牵头组织发起了全球模式微生物基因组测序计划，从全球微生物资源保藏中心选择目前未进行测序的模式微生物菌株（包括细菌、古菌和可培养真菌），预计5年内完成超过10,000种的细菌、真菌、古菌模式菌株基因组测序，建立全球微生物模式菌株基因组测序合作网络，现已有来自美国的ATCC、日本JCM和NBRC、韩国的KCTC等超过12个国家的26个微生物资源保藏中心正式加入该计划并形成了重要了阶段性成果。目前，国家微生物数据中心（世界微生物数据中心）已经形成了国际引领的微生物大数据平台体系。其中全球微生物菌种目录（Global Catalogueof Microorganism, gcm）集成了来自全球50个国家133个微生物资源中心46万微生物菌种资源数据(Nucleic Acids Res. 2016)，是目前最大的微生物实物资源数据平台。 /p p style=" text-indent: 2em " 全球模式微生物基因组数据库（Global Catalogueof Type Strain, gcType）整合了16701个有效发表的原核生物的超过13 944个基因组数据(Nucleic Acids Res.2020)，是目前在模式微生物基因组方面数据最为全面，功能最为完善的数据平台，为用户提供一站式的数据管理和基因组注释、新种鉴定等分析。 /p p style=" text-indent: 2em " 全球微生物组数据库（The GlobalCatalogue of Metagenomics, gcMeta）整合了超过200TB宏基因组相关数据和超过100个在线数据分析工具及整合的工作流(Nucleic Acids Res. 2019)。国家微生物科学数据中心持续为超过90个国家的用户提供高质量的数据服务，致力于建立国际一流的微生物数据中心。 /p p style=" text-indent: 2em " 国家微生物科学数据中心史文聿博士和孙清岚博士为文章共同第一作者，中心马俊才研究员与吴林寰研究员为共同通讯作者，国内外22个团队共同参与了文章的相关工作。衷心感谢中国科学院国际大科学培育专项计划、科技部国家微生物科学数据中心、中国科学院微生物学科数据中心、中国科学院地球大数据A类先导专项、中国科学院战略生物资源网络计划等项目的长期支持。 /p p br/ /p

四月二十七日的Nature Methods杂志上发布了一项引人注目的测序技术，G&T-seq(Genome and Transcriptome Sequencing)。该技术能够实现大规模的DNA和RNA平行测序，同时展现单个细胞的基因组序列和基因活性。 　　研究人员用G&T-seq对220个小鼠和人类细胞进行测序，获得了空前详细的信息。他们首次观察到，当细胞丢失或获得染色体拷贝时，该区域的基因表达也会出现相应的变化(减少或增加)。 　　&ldquo 在单个细胞中同时测序基因组和转录组，我们可以看到基因变异的功能性影响，&rdquo 文章的通讯作者之一，鲁汶大学和Wellcome基金会桑格研究所的Thierry Voet,教授说。&ldquo G&T-seq有助于更深入的理解正常组织和疾病组织之间的遗传学差异，为人们提供正常发育和疾病发展的新线索。举例来说，人们可以通过G&T-seq更好的理解肿瘤中的癌细胞多样性。&rdquo 　　在此之前，人们还无法同时测序单个细胞中的DNA和RNA。而G&T-seq可以在多种测序仪上实现这一点，对DNA和RNA进行高通量的单细胞测序。 　　&ldquo 这一方法的可扩展性令我们感到振奋，&rdquo 文章的第一作者，Wellcome基金会桑格研究所Dr Iain Macaulay说。&ldquo 为了真正理解组织中的细胞异质性，我们需要同时获得大量细胞的基因组和转录组数据。随着测序成本的不断下降，这种大型项目将更具可行性，最终使我们详细了解人类组织中的细胞多样性和生活史，&rdquo 　　研究人员用G&T-seq测序了同一个人的两种细胞：乳腺癌细胞和正常血细胞。正常细胞大多拥有两个拷贝的染色体，而癌细胞往往存在染色体片段的缺失或冗余，其转录组也和正常细胞大不相同。 　　他们在乳腺癌细胞中发现了一种与癌症有关的新染色体融合。随后，研究人员用Pacific Biosciences公司的长读取测序仪进一步分析了这些细胞的转录组，获得了融合转录本的完整序列，鉴定了发生融合的具体位点。 　　研究人员还发现，正常血细胞中有四个细胞的11号染色体存在三个拷贝，它们11号染色体的RNA表达出现了峰值。这是传统测序技术无法检测到的。 　　研究人员通过G&T-seq对早期胚胎发育进行了研究。他们用化合物处理小鼠胚胎使其染色体不稳定，然后与正常小鼠胚胎进行比较。研究结果再次证明，当小鼠获得或者丢失染色体的时候，会立刻引起基因表达量的改变。 　　&ldquo G&T-seq能为我们揭示更多的细胞特征，&rdquo 文章的通讯作者，牛津大学的Chris Ponting教授说。&ldquo 我们希望将来还可以涵盖表观遗传学数据，更全面的理解正常发育和疾病过程中细胞异质性。&rdquo

上周最会搞新闻的当属于Illumina。　　上周，该公司的肿瘤液体活检子公司Grail刚启动高达10亿美元的B轮融资。本周在J.P摩根健康大会上，它又再次宣布与IBM等多家公司达成合作，布局中下游。更令业内震惊的是，发它布了一款新的DNA测序仪——NovaSeq系列，并宣布会让人类全基因组测序价格进入100美元时代。　　Illumina要让基因组测序进入100美元时代　　DNA测序巨头Illumina发布了一款新的DNA测序仪——NovaSeq系列。雷锋网了解到，新仪器NovaSeq 5000和 NovaSeq 6000的运行速度超过现有仪器的70%，只需1个小时内，便可完成一个人的全基因组测序。不久前全基因组测序还需要一天以上的时间。　　Illumina公司的CEO Francis DeSouza认为，“有一天”，公司的NovaSeq系列进行人类全基因组测序的价格将控制在每人100美元。2006年，Illumina公司的第一台DNA测序仪测量一个人的全基因组数据需要30万美元，如今公司的最高配置产品测序价格只需要1000美元，这里面包含试剂和机器的成本。 Illumina公司一直以来致力于将他们的产品从“阳春白雪”走向平常百姓家。　　Illumina公司称，NovaSeq 6000预计四月份开始出售，NovaSeq 5000今年中开始出售。NovaSeq 5000和6000的售价分别为85万美元和98.5万美元。　　不过对于测序成本会降到100美元这一消息，有业者认为不乏投机取巧的嫌疑。心脏病和遗传学专家Eric Topol认为，“Illumina公司CEO提出的100美元基因组计划是一种投机行为。总有一天我们会达到那样的技术水平，但只是会在什么时候，用的什么仪器，现在说不准。”　　Illumina联合IBM解读肿瘤基因　　同样是在本周，Illumina和IBM建立了基于Watson系统的合作伙伴关系，希望在癌症研究中让基因数据的解读更加标准化和简化。　　具体来说，这两家公司将应用部署Watson for Genomics工具，帮助研究人员解读Illumina的实体肿瘤谱分析结果。Watson for Genomics会被整合到Illumina的BaseSpace和肿瘤测序过程中，这能让科学家检测多达170个基因的变异，更快速和全面地诠释相关数据。该工具将用于帮助严重的癌症患者寻找可能相匹配的药物。　　Illumina与皇家飞利浦合作　　除了上面两则事件，Illumina本周还与皇家飞利浦公司达成战略合作，两家公司会将Illumina分析遗传变异与功能的测序系统，与飞利浦的IntelliSpace Genomics临床信息学平台整合，开发综合的解决方案。　　新的方案，会从肿瘤学病例中获得、分析、注释与解释基因组学数据。　　虽然癌症病例中对肿瘤进行基因检测非常关键，但只有一小部分基因直接导致了个体所罹患的特定癌症，或对这一特定患者具有可发挥的治疗作用。所以如果要对基因数据作出有意义的解释，就需要了解患者的病史、进行相关实验室检测并确定其癌症类型。　　这也是两家公司合作的目的所在。　　医改政策　　国务院印发了十三五医改规划　　本周，国务院印发了《“十三五”深化医药卫生体制改革规划》，部署加快建立符合国情的基本医疗卫生制度。其中的重点任务，是要在分级诊疗、现代医院管理、全民医保、药品供应保障、综合监管等5项制度建设上取得新突破。　　具体而言，到2017年医改的主要目标有，基本形成较为系统的基本医疗卫生制度政策框架 85%以上的地市开展分级诊疗试点 家庭医生签约服务覆盖率达到30%以上，重点人群签约服务覆盖率达到60%以上 基本实现符合转诊规定的异地就医住院费用直接结算，等等。　　而到2020年的目标是，居民人均预期寿命比2015年提高1岁，孕产妇死亡率下降到18/10万，婴儿死亡率下降到7.5‰，5岁以下儿童死亡率下降到9.5 个人卫生支出占卫生总费用的比重下降到28%左右 基本医保参保率稳定在95%以上 城乡每万名居民有2—3名合格的全科医生，全科医生总数达到30万人以上，等等。　　完整改革规划见这里。　　国内医改进行的同时，美国的医改也有了新的动向。　　奥巴马刚发表告别演说，医改就将被废除?　　1月20日，总统奥巴马将下台，让位给唐纳德?特朗普。雷锋网也就此回顾了他当政期间在医疗行业的政绩。但人未走，茶已凉。　　本周，由共和党把控的美国国会参众两院已经做出了废除奥巴马医改主要条款的第一个关键步骤，12日和13日先后批准一道只需简单多数票即可通过的预算调节程序。这程序规定以简单多数通过，民主党人无法通过长篇发言来阻挠表决通过。参议院100个席位中，共和党控制了52个席位。　　预算决议通过后，特朗普马上在社交平台上写道，“贵得负担不起”的医改法即将成为历史!　　共和党人可以利用这一预算调节程序的授权，废除奥巴马医改法案的诸多具体条款。但从技术层面上说，这不等于正式废除医改。此外，尽管大多数共和党国会议员支持废除奥巴马医改，但迄今对采取何种方案替代并未达成一致意见。　　推翻现行医改法案的同时，新一届政府也要确保平稳过渡，建立以病人为中心的医疗制度。　　新产品新技术　　飞利浦用VR技术助力脊柱手术　　1月12日，雷锋网报道飞利浦宣布了一项“有趣的”手术导航技术新突破——“VR”功能。该技术已经应用于他们复合手术室的微创脊柱外科手术中。　　飞利浦的脊柱手术导航系统工作原理是：将光学定位跟踪系统和荧光CT结合起来，以实现实时三维导航。即将CT信息传输到计算机工作处理站，进行三维重建、图像匹配、图像融合等，同时在手术过程中应用定位技术动态追踪手术器械以及患者解剖位置当前位置，实时显示在患者的CT影像上，这样医生就能通过显示屏从各个方位观察到当前手术入路以及各种参数(角度、深度等)。在基本工作原理上，其与市面上其它的计算机导航系统原理是一致的。　　但是，飞利浦这次推出的特色是它的“VR”功能，即在荧光CT上附加照相机，在拍CT的时候拍个照，进一步，将照相机拍摄的病人解剖图像与荧光 CT三维成像结合，产生高分辨率的输出结果。理论上讲，这能让外科医生更加清晰地知道他放置椎弓根螺钉的位置，同时通过3D导航可以确保植入椎弓根的螺钉位置的精确度。　　可穿戴设备能预测疾病　　1月12日，斯坦福大学在《PLOS Biology》发表的一篇文章中称，可穿戴式生物传感器不仅可以监测心率、体表温度、运动量和其他生理参数，还能检测出与肝炎、炎症甚至胰岛素有关的重要生理指标的异常。在我们将要得病而未得之前，可穿戴设备可能会提前预测出来。　　文章中提到，许多可穿戴传感器能连续频繁地监测生理功能，包括心率、体表温度、血氧水平以及运动。可穿戴传感器24小时监测身体机能，在用户患病或有其它异常时，来自这些传感器的数据显示出了日常活动模式的个性化差异。　　研究人员观察分析了来自60个测量对象的20亿监测数据。研究对象携带运动追踪器和其他监测器的数量从1个到7个不等。他们同时发现，传感器能区分出胰岛素敏感和胰岛素抵抗患者，这意味着这种设备未来有可能协助识别有2型糖尿病风险的人。　　研究结果表明，便携式生物传感器对监测个人日常活动和生理状况大有裨益。

来自伦敦帝国理工学院的科学家正在开发一种技术，它能够在几分钟内完成个人基因组的测序，且费用比目前的技术要低得多。研究人员已经将这项原型技术申请专利，其研究成果发表在近期的《纳米快报》(Nano Letters)杂志上。 　　在这个新研究中，研究人员证明能在50nm孔中利用电荷高速推动DNA链。当DNA链出现在芯片后面时，它的编码序列被一种电极隧道接头(tunnelling electrode junction，生物通译)读取。电线之间的2nm间隔支持一种电流，它能与每个碱基的不同电信号相互作用。然后，一台强大的计算机能够解析碱基的信号，以构建出基因组序列。 　　一直以来，因纳米孔测序的高速和高通量，它被认为是DNA测序技术的重大进步。在典型的纳米孔实验中，生物分子在电力驱动下穿过一个外加电场的纳米孔。这导致孔内离子电流的特征性阻断。通过分析，能提取出有关分子性质的一些信息，如长度、成分以及与其他分子的相互作用。但是，目前基于粒子电流阻断或荧光的检测似乎还缺乏时空的分辨率，不能获得结构信息。 　　而另一种基于DNA的隧道运输的检测方法有望打破这些限制。因其源于量子力学，隧道电流随距离迅速衰减，从而提高空间分辨率，还提供了分子的特异性。 　　帝国理工学院化学系的Emanuele Instuli博士解释了研究时面临的挑战：&ldquo 直到现在还很难精确对齐接头和纳米孔。此外，对这种尺寸电线的改造接近原子规模，实际上已达现有仪器的极限。然而，在实验中，我们能够让两个铂电线进入电极接头，其间隔足够小，让电流能够通过。&rdquo 　　研究人员通过隧道光谱学鉴定出有功能的隧道装置，随后第一次证明能在纳米孔平台上同时进行隧道检测和DNA分子的离子电流检测。这是迈向超快DNA隧道测序的重要一步。 　　与现有技术相比，这项技术有几个明显优势：纳米孔测序很快、很简单 硅芯片比目前使用的一些易损材料更耐用，它们能够处理、洗涤、并重新使用很多次，而完全不会折损其性能。 　　作者之一，化学系Joshua Edel博士谈到：&ldquo 与目前的技术相比，这个装置能够带来更廉价的测序：只需几美元而已。我们还未试过全基因组测序，但是初期实验表明理论上能够在几分钟内完成人类基因组的全基因组扫描。它显然快得多，更可靠，且有望放大成一种装置，每秒钟读取1千万个碱基。&rdquo

近日，在英国伦敦的科学博物馆，维康基金会(Wellcome Trust)宣布了英国10K(UK10K)项目，即英国将在接下来的三年内测定10000个人的基因组序列。英国10K项目的负责人Richard Durbin表示，这项宏伟的计划将得到生物医学慈善会约1000万英镑的支持，10K项目旨在找出与肥胖和精神分裂症等疾病相关的罕见基因变异。 　　研究人员将测定已加入长期研究计划的4000名英国人的全基因组序列，其中一半的研究是针对英国的双胞胎来进行的，另一半则是针对父母与子女来开展。Durbin在英国维康基金会桑格研究所工作，他表示该项目将寻求发现每个人基因组中插入和缺失的位点，以便将这些突变位点与其不适的症状联系起来。他强调说，许多人都是自愿加入到研究计划，从出生起，他们就被研究人员所跟踪观察，许多生理指标也都经过了反复的测量。 　　另外的6000个人则只是测定其外显子序列，即编码蛋白的那部分基因。Durbin表示，参与外显子测序的人都得有“特别突出的表型”，这样就有利于将某一疾病定位到特定的基因上。其中，2000人是极度的肥胖 3000人患有神经元发育障碍 另外1000人则患有先天性心脏病等比较稀少的疾病，这一情形被认为是多基因相互作用的结果。 　　Durbin说，这一新的项目将建立在新技术发展的基础之上，同时也将吸取国际“千人基因组计划”的经验教训。但与新计划不同的是，国际千人基因组计划仅仅是记录了人类的遗传变异。 　　随着DNA测序费用的快速降低，其他一些分析基因组的生物医学项目也如雨后春笋般出现。对此，Durbin表示维康基金会的这项计划是同类项目里的“高端产品”，跟这项计划最具可比性的项目要数美国经济刺激法案资助的糖尿病人基因组计划，而该计划也仅仅是测定3500名糖尿病患者的基因组序列。

物理学家用类似于一款经典电子游戏的技术观察到了纳米尺度的DNA，他们称这项技术为“单分子俄罗斯方块”。该方法使用了一个充满微小孔道和空腔的装置，DNA分子在上面进进出出，形成我们熟悉的俄罗斯方块形状，例如L形、方块、Z形(插图：红色的DNA分子占据四个空腔形成Z形)。在这些链状分子弯曲或跳跃成不同的形状时，研究者可以通过这些信息测量DNA分子的两个独特特性——宽度和受限自由能，即它的熵。这里，熵取决于分子能量有多少种分布方式。具体说来，它与该分子在保持两端距离不变的情况下能形成的不同形状数目有关。科学家收集了相关数据，展现DNA在这些空腔中的精确状态，这一成果发表在这个月的Macromolecules上。在这么小的尺度上实现这一点非常困难，这种 “单分子俄罗斯方块”技术可以帮助生物学家改善基因组测序，以便从这些微小的DNA封闭位里得到有价值的遗传信息。 　　原文链接：　　' Single-molecule Tetris' allows scientists to observe DNA at the nanoscale

p 　　近日，迪拜宣布了一项医疗计划，准备对300万城市居民进行DNA测序，原因很简单：通过DNA测序筛除风险，让迪拜城市居民在得病前就能得到治疗。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/d41cddd7-425b-43a7-9fd6-371777719b9b.jpg" title=" 201803070948409271.jpg" style=" width: 500px height: 309px " width=" 500" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 309" border=" 0" / /p p 　　阿联酋在近期宣布了这项新计划，作为迪拜“10X计划”的一部分，该计划的目标是在未来10年内使一些概念性的技术尽快标准化，并尽快推动实现。根据媒体报道，迪拜健康协会计划建立一个包括非公民在内的庞大的居民基因组数据库。在此之后，该计划将开发一种人工智能，用于分析数据，并在人们患上疾病前进行预测。 /p p 　　有关当局表示，他们希望逆转基因过程。他们不打算研究“已患病居民”的基因组，而是打算让人工智能对患类似遗传病人的数据库进行研究，从而挑选出有患病风险的人。在项目的后期阶段，迪拜还希望与制药公司合作，设计针对基因条件的靶向治疗。通过这样的方式，他们希望根除(或至少控制住)遗传疾病，让那些有患病风险的人改变生活方式来预防疾病，并使药物更加有效。 /p p 　　总的来说，迪拜想要的是实施预防医学——在病人生病之前就治疗他们。不管怎样，这是一项艰巨的任务。如果有一个地方能用昂贵的成本给全民都进行基因测序，那这个地方就是迪拜。然而，报道并没有提到DNA将如何被保护，以及这些数据是否会被用于其他目的，比如执法。 /p p 　　随着精准医学的不断发展，国际上基因测序市场竞争越来越激烈，人类基因组数据也已经成为一笔宝贵的财富，多个国家已经宣布开展大型基因组计划，中国、美国、英国、沙特等都已开展甚至完成了部分人类基因组计划。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/d5a75586-64c2-48de-8954-21388334b4ee.jpg" title=" 201803070949013460.jpg" style=" width: 500px height: 313px " width=" 500" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 313" border=" 0" / /p p 　　 strong 中国十万人基因组计划 /strong /p p 　　2017年12月28日，我国正式启动“中国十万人基因组计划”，这是我国在人类基因组研究领域实施的首个重大国家计划，也是目前世界最大规模的人类基因组计划。此次启动的十万人基因组计划的覆盖地域包含我国主要地区，涉及人群除汉族外，还将选择人口数量在500万以上的壮族、回族等9个少数民族。按照计划，整个项目将在四年内完成全部的测序与分析任务，这也将是当前世界上推进速度最快的基因组工程。 /p p 　 strong 　沙特人类基因组计划(Saudi Human Genome Program) /strong /p p 　　沙特人类基因组计划(SHGP)旨在研究沙特阿拉伯及中东地区疾病和慢性病遗传基础，并试图通过整合基础遗传信息数据库，限制该地区常见遗传疾病的传播。该人类基因组计划将是中东地区第一例基因组计划，沙特将与美国一家专业公司合作。2017年1月，已开展多年的沙特人类基因组计划(SHGP)将采用Ion Proton技术，在未来5年内通过对沙特阿拉伯的10个基因组中心的10万个个体基因组进行测序，研究沙特人的基因组，以找出许多无解疾病背后的基因突变。 /p p 　　 strong 英国十万基因组计划(100K genomes project) /strong /p p 　　2012年底，英国Genomics England宣布了十万基因组计划(100KGP)，期望到2017年时完成10万个样本的全基因组测序工作。由于癌症和罕见病都与基因组中变异具有强相关性，因此项目的参与者可以是国家卫生系统(NHS)中关注罕见病或癌症的患者，以及患者家庭成员。项目目标是完成5万个癌症样本的基因组序列，5万个罕见病患者的基因组序列。 /p p 　　 strong 亚洲10万人基因组计划(Genome Asia 100K) /strong /p p 　　2016年，非盈利联盟GenomeAsia 100K发起了亚洲10万人类基因组计划(GA 100K)。该项目的主要目标是完成10万个亚洲人的基因组测序和分析工作，进而驱动精准医疗。项目第一阶段将对1万名亚洲人进行基因组测序来研究族群分层，因为有研究证明不同民族中突变频率存在差异。项目第二阶段是对其余9万人进行测序，同时收集表型数据和临床数据。这些信息将帮助人们更深入的研究亚洲人群健康和疾病问题、罕见病和孟德尔遗传病的相关性，以及复杂疾病的研究，例如癌症、糖尿病和神经障碍。 /p p 　　 strong 千人基因组计划(1000 Genomes project ) /strong /p p 　　2008年，中国华大基因、美国NIH、英国桑格研究所等机构启动千人基因组计划(1000 Genomes project )，历经8年完成，目的是得到一个更为详尽、具有医学应用价值的人类基因多态性图谱。最终目标是获得世界各地不同人群中2500人的基因数据，人群来自欧洲、美洲、亚洲、非洲的几十个国家和地区，覆盖非常广泛。千人基因组计划完成之后，GWAS对欧洲裔的研究从96%缩减到了81%，一定程度上提高了全球人群范围的多样性。此外，千人基因组计划也大大延伸了基因组变异的广度层面，不仅得到了SNP，同时也得到了大量CNV和SV的群体变异信息，同时，通过测序手段也得到了大量的稀有变异。 /p

美国佛罗里达大学研究人员带领的一个国际研究小组日前完成了对甜橙和克莱门氏小柑橘（为柑橘与酸柑杂交的品种）树的基因测序工作，并公布了相关基因图谱，这在柑橘属果树中尚属首次。 　　研究人员称，该基因图谱的公布将有助于科学家找到新方法来对抗包括柑橘黄龙病（又称黄枯病、青果病，对柑橘危害极大）在内的病害，并可帮助果农改善果实的风味和品质。 　　据了解，柑橘黄龙病是一种以昆虫为媒介进行传播的细菌性病症。病果小或畸形，果脐歪斜，患病果树枝梢会出现发黄症状，严重者几年内便会枯死。该病流行于亚洲、非洲、阿拉伯半岛以及巴西，2005年起在美国佛罗里达州也有发现。 　　对基因组的测序将使研究人员弄清其数以百万计的基因构成顺序。科学家们希望能够利用这些数据生产出更美味、更营养、对温度土壤等环境适应能力更强的转基因柑橘树。遗传学家曾于2009年对柑橘黄龙病病毒的DNA（脱氧核糖核酸）进行了测序，并希望尽快展开对其传播媒介&mdash &mdash 柑橘木虱的基因测序，从而对这种害虫进行有效的控制。 　　这两种果树的基因图谱是在上周六召开的国际植物和动物基因组大会上公布的，除佛罗里达大学外，来自意大利、巴西、法国、西班牙的科学家们也参与了这次研究。 　　美国佛罗里达州柑橘研究与发展基金公司常务总经理丹· 格兰特在听到这一消息后激动不已。他说，这两种柑橘基因图谱的公布势必会加速解决目前威胁柑橘生产的诸多问题。佛罗里达柑橘种植者协会总裁迈克· 斯帕克斯称该研究是一个让人兴奋的突破，在不远的未来包括美国佛罗里达州在内的全球柑橘产业都将因此受益。 　　柑橘是世界上种植面积最为广泛的果树之一，全球有135个国家种植柑橘，年产量10282.2万吨，面积达10730万亩。

正当物理学家苦苦寻找宇宙暗物质之际，美国研究人员10日报告说，他们完成了对&ldquo 生命暗物质&rdquo 的基因组测序。 　　1996年，科学家首次发现了一种名为&ldquo 候选门TM6&rdquo 的细菌。这种细菌广泛存在于水环境中，却无法在实验室中培养，除了其标志性的16S基因外，科学界对它的生命活动特点几乎一无所知。正因此，&ldquo 候选门TM6&rdquo 细菌被称为&ldquo 生命暗物质&rdquo 。 　　美国克雷格?文特尔研究所的研究人员在新一期美国《国家科学院学报》报告说，他们采用能从单个细胞中捕获基因组的自动化技术，从一家医院休息室的水槽下水管生物膜上收集了TM6细菌，并使用DNA(脱氧核糖核酸)拼接方法成功重建了该细菌的基因组。 　　测序结果表明，这种细菌无法制造氨基酸，可能需要寄居在生物膜中或者单细胞微生物内部。不过，目前尚不清楚TM6细菌对人体是否有害。 　　研究人员表示，该研究成果或将有助于培养和研究类似微生物，从而进一步了解它们的生态特征和功能。

基因测序有多准确，现在有了计量标准。中国计量科学研究院（以下简称“中国计量院”）和复旦大学历时六年半，成功研制中华家系1号（同卵双胞胎家庭）人源B淋巴细胞系全基因组DNA序列和全转录组RNA标准物质，在日前召开的基因组测序质量及计量标准交流会上正式发布。该系列标准物质填补了国内外空白，将为基因测序的可靠性提供保障。标准物质是指具有足够均匀性和稳定特性的物质，可作为生物计量的“尺子”。中国计量院和复旦大学组成的项目组，突破传统的定量标准物质研制模式，在生命科学领域开创了一种全新的定量组学标准物质研制模式，研制完成上述中华家系1号系列标准物质。这是中华基因组精标准计划首批国家一级标准物质，该计划由中国计量院启动，旨在研制中国人自己的基因组标准物质，建立国家基因科学基准、基因组研究的权威标准等。“中华家系1号系列标准物质将为基因组测序数据质量的可靠性和测序行业的高质量发展，提供有力的计量支撑。”中国科学院院士杨维才在上述会议上指出。中国计量院院长方向认为，中华家系1号系列标准物质对未来满足生命科学领域的测量一致性、测量标准、生物计量体系建设等需求，具有重要作用。它不仅是生物计量和标准物质研究领域一个开创性的工作，而且是标准物质评审领域的一个突破。目前，中华家系1号系列标准物质已被国家卫健委临床检验中心用于开展全国临床和科研实验室外显子测序室间的质量评价。专家认为，随着该系列标准物质的进一步推广应用，势必在提升基因测序质量、保障基因测序数据可靠、提高基因诊断准确率方面发挥更大作用。

p style=" text-indent: 2em " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " DNA数据成为商品 /span /strong /p p 　　在生命科学中，基因是人类今后揭开生老病死之谜的钥匙。人类的所有疾病都与基因有关，如果人体基因的密码被破译，所有关于人类生长、疾病、死亡、遗传的秘密都将揭开，许多不治之症将得到很好治疗。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/81cbee52-b8ed-4b5c-89df-0f63a405fd6c.jpg" title=" MGISEQ-T7.jpg" alt=" MGISEQ-T7.jpg" / /p p style=" text-align: center " 华大智造MGISEQ-T7基因测序仪 br/ /p p 　　基因测序技术正在深刻的影响疾病预防、诊断和治疗。测序技术迅速发展，新的测序产品层出不穷，与之相伴的是基因测序市场的迅速扩大，《福布斯》杂志甚至预测其规模将达千亿美元。可以肯定地说，基因诊断和治疗技术是未来医学中的主流技术。 /p p 　　基因组数据将很快成为一种商品。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 对基因测序先行者进行调研 /span /strong /p p 　　国外一个基因测序协会PeopleSeq对500多名接受个人基因组或外显子组测序的个人进行了调查评估，发现大多数人选择基因组测序是出于好奇心。此外，尽管大约一半的参与者与医疗保健机构讨论了他们的研究结果，但很少有人根据他们的测序信息调整饮食、锻炼或保险范围。 /p p 　　该协会研究人员邀请了1395人参与调查，被邀请者来自哈佛大学个人基因组计划、贝勒医学院Young Presidents and MD/PhD基因组计划、西奈山健康测序计划和Illumina公司的“了解你的基因组” 计划中的参与者。最终，543人完成了这项调查，接受询问参与测序的动机、担忧以及反响。 /p p 　　接受调查的早期测序者人群画像为：男性、白人、大学学历、家庭平均年收入高。研究人员指出，这些参与者不一定具有广泛的代表性，但仍可以对个体健康测序提供建设性意见。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 绝大部分测序者不会改变生活方式 /span /strong /p p 　　调查结果显示，98%的被调查者都表示，他们对了解个人患病风险很感兴趣，寻求测序是出于好奇；60%的人则担心结果预测是否准确；57%的人表示担心解释遗传变异的复杂性。 /p p 　　然而，仅13%的人表示“非常担心”隐私问题。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/cf708c46-14b4-45a7-b6ad-69789d1e0609.jpg" title=" HiSeq X.png" alt=" HiSeq X.png" width=" 600" height=" 400" border=" 0" vspace=" 0" style=" width: 600px height: 400px " / /p p style=" text-align: center " Illumina& nbsp HiSeq X基因测序仪 /p p 　　约一半的调研人群表示，他们在接受测序后与测序服务提供者讨论了他们的结果，并且对自己的讨论结果普遍感到满意。 /p p 　　近40%的测序者表示，他们学到了一些新的方法来改善自己的健康，约60%的人说，进行测序让他们感觉更能控制自己的健康。然而，只有大约12%的受访者表示，他们根据调查结果改变了生活方式。9%的人说他们吃得更健康了，8.6%的人说根据调查结果，他们锻炼得更多了。 /p p 　　超过一半的参与者(54.6%)对他们的结果没有提供更多的信息感到失望。 /p p 　　尽管如此，88.5%的受访者表示，进行测序或多或少是有价值的，而只有不到3%的人表示后悔。 /p p 　　社会上有一部分人对个人基因组测序持怀疑态度，与之相反，此项研究结果却表明参与者并不会因为结果感到失落沮丧。 /p p 　　有专家在论文中评论:“这些进行了易感性测序的健康个体并不会因为隐私或者保险风险而退缩，”“相反，参与者对自己的测序经历充满热忱，对测序结果也不感到沮丧。” /p

高通量测序之于病毒基因组，在检测和研究中的意义和价值已得到广泛验证。但在开展具体的高通量测序工作时，可能会面临很多实际的操作问题，譬如：方法上选择宏基因组测序还是靶向测序？测序策略上选择多少数据量、何种读长？哪些测序平台的通量和数据量更能满足实验室检测要求？以新冠病毒为例，本文对高通量测序在检测和研究中可能面临的问题与选择进行一一剖析。图1 在检测和研究中可能面临的问题与选择测序目的：快速检测or序列组装？高通量测序技术应用于新型冠状病毒的检测和研究，可以实现快速检测以及病毒序列组装。测序目的不同，需要选择合适的方法和策略：如需对qPCR检测呈阴性的疑似病例进行确诊，或对复合性感染、继发性感染等进行鉴别诊断，或对大量待测样本进行大规模筛查，可以利用高通量测序技术进行快速检测；如果需要实现病毒序列组装，以进行未知病原的检测、分析和研究，可以利用高通量测序技术进行更高深度更高覆盖度的测序，获得完整的病毒基因组序列。测序方法：宏基因组测序or靶向测序？对病毒基因组进行高通量测序，可以采取宏基因组测序或靶向测序（包括探针捕获测序和多重PCR扩增子测序）。不同的方法各有优势，可根据实际应用进行选择。图2 不同高通量测序方法的比较可供参考的建议如下：1. 对未知病原的发现及确认，首选宏基因组测序；2. 如需检测或研究样本中所有可能感染的微生物，比如诊断不明原因感染、混合感染、继发感染等，可以选择宏基因组测序；3. 如只需针对目的病毒进行检测，希望以较少的数据量获得目的病毒全长序列，可以选择靶向测序。测序数据量关于测序数据量，需结合具体的测序目的、测序方法、样本病毒载量等因素进行综合评估。通常，提高测序数据量,可以提高检测灵敏度，改善临床检测的阳性率。另外，提高测序数据量，可以提高数据覆盖度，病毒序列组装效果更好。以满足病毒基因组覆盖度95%，且单碱基深度10x为条件：如采用宏基因组测序，可根据使用的研究材料（即待检样本）的情况，选择测序数据量。病毒载量在104 copies/ml以上或qPCR定量CT值qPCR定量CT值在24.5~28.7范围的样本，推荐数据量为100Gb(PE100,500M reads)。对于病毒载量极低的样本（CT值＞28.7），不建议使用宏基因组测序，可以采用多重PCR扩增子测序。如采用多重PCR扩增子测序，推荐数据量为5-20M。该方法也适用于病毒载量极低（＜102copies/ml）的极端样本检测。注：推荐样本数据量仅供参考图3 基于测序方法及样本病毒载量的测序数据量选择测序读长如进行快速检测，可采用单端测序，推荐SE50/SE100读长，快速、经济；如需要进行病毒全长序列组装，建议使用双端测序，推荐PE100/PE150读长，测序数据质量高、Reads比对更好。图4 测序读长选择测序文库的处理针对病毒RNA测序，在文库制备过程中是否去除核糖体RNA(rRNA)也是一个值得探讨的问题。rRNA占总RNA的80%以上，去除人类rRNA可以提高有效数据利用率。同时也需要考虑样本情况：如果病毒核酸投入量低，以及放置时间久、降解严重的样本，去除rRNA可能会影响建库效果，可以选择不去rRNA，以提高建库成功率。图5 MGIEasy rRNA去除试剂盒测序平台的选择根据实验室样本规模，选择合适的测序平台。每个平台单次运行的样本数与测序方法、测序数据量相关。其中，宏基因组测序方法，一般以单个样本的数据通量100M reads为参考；多重PCR扩增子测序方法，以单个样本的数据通量＞5M reads为参考。注1.以单个样本的数据通量100M reads为例；注2.以单个样本的数据通量＞5M reads为例。图6 测序平台单次运行的样本数估算小贴士基于DNBSEQ平台的已发表文章目前，已有多篇基于DNBSEQ平台的新冠科研文章在Lancet、nature、Cell等顶级期刊获发。基于DNBSEQ平台的高通量测序技术助力新冠病毒科研攻关，得到了越来越多科研学者的认可。参考文献Multiple approaches for massively parallel sequencing of HCoV-19(SARS-CoV-2) genomes directly from clinical samples.