人类基因组新图谱

美国加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的研究人员制作了一份人类基因组的单细胞染色质图谱，确定了240种多基因特征和与疾病特征相关的细胞类型，并注释了非编码DNA变异的风险，有利于更好地理解遗传学与疾病之间的联系。这一发现发表在12日的《细胞》杂志在线版上。　　此前，科学家在公布最新的被称为“生命之书”的人类基因组图谱时称，更为精确的计算表明，人类基因数量实际在2万到2.5万之间。然而，这个估计并不能真正解释蛋白质编码基因构建过程的确切工作方式，或者不适用于患有疾病的情况。　　UCSD细胞和分子医学教授、路德维希癌症研究所成员、表观基因组学中心主任任兵（音译）博士是DNA元素百科全书项目成员之一。他表示，人类基因组在20年前就已被测序，但解读这本“生命之书”的意义仍然很有挑战性。一个主要原因是，人类DNA序列中超过98%是非蛋白质编码的，我们还没有遗传密码来“解锁”这些序列中嵌入的信息。　　DNA携带细胞的遗传指令。染色质中的主要蛋白质，称为组蛋白，有助于将DNA紧密包装成适合细胞核的紧凑形式。染色质捆绑DNA方式的变化与DNA复制和基因表达有关。　　在对小鼠进行研究后，任兵及其合作者将注意力转向人类基因组中染色质的单细胞图谱。他们对来自多个供体的30种成人组织类型中取样的60多万个人类细胞进行了分析，然后将这些信息与来自15种胎儿组织类型的类似数据结合，揭示了222种不同细胞类型中约120万个候选顺式调控元件的染色质状态。　　顺式调控元件是非编码DNA区域，调节相邻基因的转录。过去十年的研究已经证实，非编码DNA的序列变异是人类群体中多基因特征和疾病的关键驱动因素，如糖尿病、阿尔茨海默氏症和自身免疫性疾病。然而，解锁非编码DNA变异功能的一个主要障碍是缺乏人类基因组中转录调控元件的细胞类型特异性图谱，而新图谱填补了这一空白。　　总编辑圈点　　人类基因组图谱，被称为生命之书。那些关于人类生长、发育、衰老、遗传病变的秘密，随着基因组图谱的绘制，得以展现。人类不知道的很多事，基因都知道。但是，它是“生命之书”，也是“生命天书”，写出书很难，读懂书同样难。这本书的字里行间暗藏玄机。读者需要对基因这门语言足够了解，才能破译“天机”。此次，科研人员制作了一份人类基因组的单细胞染色质图谱，算是“天书”的辅导读本，有利于更好地理解遗传学与疾病之间的联系。

从人类基因组草图到完全图谱——论基因组重复片段研究作者：李东卫，张玉波（中国农业科学院农业基因组研究所，“岭南现代农业”广东省实验室，深圳 518120）2001年发表的人类基因组草图并没有包含全部的基因组序列，直到二十年后，科学家们才正式宣布完成了人类全序列基因组图谱，这其中主要的技术障碍就是重复片段的测序工作。重复片段（segmental duplications，SDs）是指广泛存在于基因组中的大于1 kb且序列相似性超过90%以上的大片段。它们可以通过基因组重排及拷贝数变异产生新基因和驱动进化，其大量存在于子端粒中，并与哺乳动物细胞复制性衰老以及癌症等重要生物学过程密切相关，一直以来备受科学家关注。但是其序列特点使得常规的测序技术难以完全准确测出全部序列，是基因组组装工作的一个难点。人类基因组全图谱的完成将重复片段在生物体进化、延缓衰老、疾病治疗等方面的研究提供基础。本文将就重复片段的重要性，研究的技术难点，研究现状以及未来展望等方面展开论述。重复片段的重要性重复片段是基因组中序列高度相同的大片段，具有广泛的结构多样性。它们占人类参考基因组（T2T-CHM13）中的7.0%，长度为218 Mbp[2 ]，在中心体及子端粒区域富集高达10倍。中心体所包含的5个典型重复为：α卫星，β卫星，CER卫星，γ卫星，CAGGG重复，以及重复子4。子端粒所包含的典型重复为：端粒相关重复（TAR）以及传统的（TTAGGG）n重复[4 ]。重复片段可以介导染色体重排，使常染色体和异染色体之间通过同源重组产生镶嵌类型的重复的染色质[5 ]。在最近新鉴定的人类重复片段中，Mitchell R等预测了182个新的候选蛋白编码基因，并使用T2T-CHM13基因组重构了重复基因（TBC1D3，SRGAP2C，ARHGAP11B），这些基因在人额皮质增生中具有重要作用，揭示了重复片段结构在人和他们近亲物种之间的巨大进化差异[6 ]。大量的染色体子端粒区含有重复片段[8 ]。复制性衰老被认为是一种抗癌机制，限制细胞增殖。长寿的有机体经历更多的细胞分裂，因此具有更高的产生肿瘤的风险。端粒酶能够增加端粒的长度，促进癌细胞不断增殖，因此长寿动物体细胞倾向于抑制端粒酶的活性，从而抑制肿瘤发生的风险[10 ]研究难点：大片段长度、多拷贝数、序列高度相似 重复片段的大的片段长度，多拷贝数以及序列的高度相似是长期以来其研究的难点。各种测序技术的发展致力于解决这个问题。重复片段长度范围是1到400 kb [12 ]。而且，标准的长读段校正工具，例如MUMmer 或Minimap2不能够有效的捕捉低相似的重复片段，也经常将重复片段与其它调控元件混淆[14 ]，为重复片段的研究带来机遇。尤其是PacBio的HiFi读段，具有长读段的同时还具有较高的准确度。但是，很多重复片段的长度要比HiFi读段的平均长度要长，因此很难完全准确的进行组装[3 ]。染色体重排，尤其是染色质断裂常发生在高GC区域[16 ]。同时，在T2T-CHM13基因组基础上，Mitchell R等首次进行了全基因组重复片段的研究。与当前人类参考基因组（GRCh38）鉴定的167 Mbp复制片段相比，鉴定了更多的（218 Mbp）非冗余重复片段（图2 a, b）。新发现91%的重复片段能更好地代表人的拷贝数，通过与非人灵长类基因组相比，前所未有的揭示了人类和其它近亲在重复片段结构中的杂合性以及广泛的进化差异[17 ]。图2 T2T-CHM13中新鉴定的染色体内（a）与染色间（b）的重复片段[1 ]。利用重复片段解析衰老机制未来可期新组装的T2T-CHM13的拷贝数比GRCh38高9倍，因此它能更好的呈现人类拷贝数变异。通过鉴定新基因的拷贝数变异，可筛选相应的药物治疗靶点。例如，CHM13鉴定到LPA、MUC3A、FCGR2基因的拷贝数变异与疾病相关[1]。此外，对于尚具争议的疾病标志基因，例如乳腺癌中ESR1 基因[18]，可以通过CHM13对其进行分子进化分析，进而鉴定其突变和扩增，确定其在乳腺癌中的作用。尽管端粒作为抗衰老靶标已研究多年，但是端粒长短变化与复制性衰老的关系仍不清楚。细胞减数分裂过程中端粒变短的机制是什么？重复片段拷贝数变异与端粒变短有无相关性？很多研究已证明端粒酶具有延长端粒长度的作用，具体的机制是什么？这些问题因此前端粒不能被准确测序而长期未解决。现在，人类基因组完全图谱已基本实现，相信这些谜团会很快解开。未来可以根据人类年龄增长过程中端粒重复片段的拷贝数变异，解析其抗衰老的机制。通过人为干预其拷贝数，可能用于探索生命的极限。1. Vollger MR, Guitart X, Dishuck PC, Mercuri L, Harvey WT, Gershman A, Diekhans M, Sulovari A, Munson KM, Lewis AM et al.Segmental duplications and their variation in a complete human genome. bioRxiv.2021:2021.2005.2026.445678.2. Prodanov T, Bansal V.Sensitive alignment using paralogous sequence variants improves long-read mapping and variant calling in segmental duplications. Nucleic Acids Research.2020 48(19).3. Bailey JA, Yavor AM, Massa HF, Trask BJ, Eichler EE.Segmental duplications: Organization and impact within the current Human Genome Project assembly. Genome research.2001 11(6):1005-1017.4. Courseaux A, Richard F, Grosgeorge J, Ortola C, Viale A, Turc-Carel C, Dutrillaux B, Gaudray P, Nahon JL.Segmental duplications in euchromatic regions of human chromosome 5: a source of evolutionary instability and transcriptional innovation. Genome research.2003 13(3):369-381.5. Giannuzzi G, Pazienza M, Huddleston J, Antonacci F, Malig M, Vives L, Eichler EE, Ventura M.Hominoid fission of chromosome 14/15 and the role of segmental duplications. Genome research.2013 23(11):1763-1773.6. Young E, Abid HZ, Kwok PY, Riethman H, Xiao M.Comprehensive Analysis of Human Subtelomeres by Whole Genome Mapping. PLoS genetics.2020 16(1):e1008347.7. Lander ES, Linton LM, Birren B, Nusbaum C, Zody MC, Baldwin J, Devon K, Dewar K, Doyle M, FitzHugh W et al.Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature.2001 409(6822):860-921.8. Seluanov A, Chen ZX, Hine C, Sasahara THC, Ribeiro AACM, Catania KC, Presgraves DC, Gorbunova V.Telomerase activity coevolves with body mass not lifespan. Aging Cell.2007 6(1):45-52.9. Bromham L.The genome as a life-history character: why rate of molecular evolution varies between mammal species. Philos T R Soc B.2011 366(1577):2503-2513.10. Shay JW.Role of Telomeres and Telomerase in Aging and Cancer. Cancer discovery.2016 6(6):584-593.11. Sharp AJ, Locke DP, McGrath SD, Cheng Z, Bailey JA, Vallente RU, Pertz LM, Clark RA, Schwartz S, Segraves R et al.Segmental duplications and copy-number variation in the human genome. American journal of human genetics.2005 77(1):78-88.12. Hartasanchez DA, Braso-Vives M, Heredia-Genestar JM, Pybus M, Navarro A.Effect of Collapsed Duplications on Diversity Estimates: What to Expect. Genome Biol Evol.2018 10(11):2899-2905.13. Numanagic I, Gokkaya AS, Zhang L, Berger B, Alkan C, Hach F.Fast characterization of segmental duplications in genome assemblies. Bioinformatics.2018 34(17):i706-i714.14. Vollger MR, Dishuck PC, Sorensen M, Welch AE, Dang V, Dougherty ML, Graves-Lindsay TA, Wilson RK, Chaisson MJP, Eichler EE.Long-read sequence and assembly of segmental duplications. Nature methods.2019 16(1):88-94.15. Rhie A, McCarthy SA, Fedrigo O, Damas J, Formenti G, Koren S, Uliano-Silva M, Chow W, Fungtammasan A, Kim J et al.Towards complete and error-free genome assemblies of all vertebrate species. Nature.2021 592(7856):737-+.16. Nurk S, Koren S, Rhie A, Rautiainen M, Bzikadze AV, Mikheenko A, Vollger MR, AltemoseN, Uralsky L, Gershman A et al.The complete sequence of a human genome. bioRxiv.2021:2021.2005.2026.445798.17. Zhu Y, Liu X, Ding X, Wang F, Geng X.Telomere and its role in the aging pathways: telomere shortening, cell senescence and mitochondria dysfunction. Biogerontology.2019 20(1):1-16.18. Tabarestani S, Motallebi M, Akbari ME.Are Estrogen Receptor Genomic Aberrations Predictive of Hormone Therapy Response in Breast Cancer? Iranian journal of cancer prevention.2016 9(4):e6565.

十年前，&ldquo 人类基因组计划&rdquo 绘制了首幅人类基因组草图，人类基因组研究收获了第一个完整的产品。直到去年，全世界这样的&ldquo 产品&rdquo 也不过十来个。但在28日《自然》杂志刊登的&ldquo 千人基因组计划&rdquo 研究报告中，一下子就使用了约180人的全基因组测序数据，基因组研究&ldquo 产品&rdquo 数量呈爆发性增长，这标志着人类基因组研究进入了规模化时代。 　　和其他产业一样，规模化首先要归功于技术的进步。&ldquo 人类基因组计划&rdquo 使用的是第一代DNA测序法，也称作&ldquo 自动化桑格测序法&rdquo ，其原理由两度获得诺贝尔化学奖的英国科学家桑格在上世纪70年代提出。在英国剑桥还成立了以他名字命名的桑格研究所。 　　桑格研究所的薛雅丽博士介绍说，现在普遍使用的已经是新一代DNA测序技术，如果对两代技术的特点进行比较，第一代技术可以说是&ldquo 线性的&rdquo ，仪器每次运行只能读取有限几个&ldquo 道&rdquo 上的测量数据 新一代技术则是&ldquo 平面的&rdquo ，仪器每次运行可以读取整个平面上成千上万个测量点的数据。这一技术的升级换代，犹如汽车生产用上了流水线，是一个划时代的进步。 　　其次，科学界的雄心是人类基因组研究进入规模化时代的重要动力。桑格研究所、中国深圳华大基因研究院、美国国立人类基因组研究所等机构于2008年联合启动了&ldquo 千人基因组计划&rdquo ，其目的是通过测量各大洲不同人群2500人的基因数据，绘制迄今最详尽、最有医学应用价值的人类基因多态性图谱。 　　&ldquo 千人基因组计划&rdquo 共同主席理查德· 德宾就此表示，最新成果不仅是获得了迄今最详尽的人类基因多态性图谱，还在于验证了更新的测序方法的可行性。如果说新一代DNA测序技术是硬件能力的提升，那么这里验证的新测序方法更多属于&ldquo 软件&rdquo 层面，旨在更高效地利用新一代技术来大规模测量基因序列。 　　《自然》杂志的调查显示，由于技术和方法上的进步，以及科学家的测序热情，在本月底之前科学界至少将完成至少2700份基因组图谱，而到2011年年底前，这一数量会超过3万份。美国加利福尼亚大学基因专家拉斯穆斯· 尼尔森在《自然》上撰文表示：&ldquo 欢迎进入基因研究的新阶段!&rdquo 欧洲分子生物学实验室的专家保罗· 弗利切克认为，这项报告的意义已经超出了&ldquo 千人基因组计划&rdquo 本身，&ldquo 标志着人类基因组研究中一个新时代的来临&rdquo 。 　　在基因组研究规模化的时代，对个人基因组的分析将更快，在不同种族间进行基因组对比也不再只是梦想。科学家还可以针对某种致病基因，进行大规模的人口筛查。随着基因组测序这种&ldquo 产品&rdquo 像汽车一样批量下线，生物医学研究领域将发生深远的变化。

被誉为生命科学“登月计划”的人类基因组测序再次取得重大进展：国际科学团队端粒到端粒联盟（T2T）发表了第一个完整的、无间隙的人类基因组序列，首次揭示了高度相同的节段重复基因组区域及其在人类基因组中的变异。这是对标准人类参考基因组，即2013年发布的参考基因组序列（GRCh38）的“重大升级”。当地时间31日，《科学》杂志连发6篇论文报告这一成就。2001年2月12日，由6国科学家共同参与的国际人类基因组计划首次公布人类基因组图谱及初步分析结果；2003年4月15日，公布了人类基因组序列草图。然而由于技术限制，当初的人类基因组计划留下了大约8%的“空白”间隙。这部分很难被测序，由高度重复、复杂的DNA块组成，其中包含功能基因以及位于染色体中间和末端的着丝粒和端粒。新的无间隙版本被称为T2T-CHM13，由30.55亿个碱基对和19969个蛋白质编码基因组成。增加了近2亿个碱基对的新DNA序列，包括99个可能编码蛋白质的基因和其中近2000个需要进一步研究的候选基因。这些候选基因大多数是失活的，但其中115个仍然可能表达。团队还在人类基因组中发现了大约200万个额外的变异，其中622个出现在与医学相关的基因中。此外，新序列还纠正了GRCh38中的数千个结构错误。具体而言，新序列填补的空白包括人类5条染色体的整个短臂，并覆盖了基因组中一些最复杂的区域。其中包括在重要的染色体结构中及其周围发现的高度重复的DNA序列，如染色体末端的端粒和在细胞分裂过程中协调复制染色体分离的着丝粒。新序列还揭示了以前未被发现的节段重复，即在基因组中复制的长DNA片段，已知其在进化和疾病中发挥重要作用。新序列还在识别和解释遗传变异方面具有重要改进，并揭示了关于着丝粒周围区域的前所未见的细节。这一区域内的变异性可能为人类祖先如何进化提供新证据。研究人员称，这一完整的、无间隙的序列对于了解人类基因组变异的全谱和了解某些疾病的遗传贡献至关重要。研究人员表示，下一阶段的研究将对不同人的基因组进行测序，以充分掌握人类基因的多样性、作用以及我们与近亲、其它灵长类动物的关系。【总编辑圈点】基因组的某些区域，其实是一遍又一遍的重复，这些重复区域包括细胞分裂中一些极其关键的部分，也包括可能帮助物种适应的新基因。在过去，所有这些重复使得科学家无法以正确的顺序“组装碎片”——就像高难度的、几乎每一块都相同的拼图，而人们不知道其中哪一块该放在哪，就在基因组图谱上留下了巨大空白。现在的最新成果不再有任何隐藏或未知的部分，或者也可以说，一个全新的基因宝库正在全人类面前徐徐打开。

p 　　人类基因组测序，在今天看来是小菜一碟，但放在25年前，实在是一个大胆的计划。人类基因组计划(HGP)在1990年启动，并在13年的时间内完成了人类基因组测序的创举。近日，三位顶级科学家在《Nature》杂志上撰文，谈论了人类基因组计划的经验和教训。 /p p 　　这三位科学家分别是：Eric Green，美国国家人类基因组研究所的所长 James Watson，冷泉港实验室的名誉主席 以及Francis Collins，美国国立卫生研究院的院长。想当年，这三个机构联合国际上多个机构开展了人类基因组计划。他们在文中总结了HGP的六个经验教训。 /p p 　　首先，这种工作鼓励研究人员去接受伙伴关系，而打破了研究人员单独工作的常态。HGP汇集了来自不同国家、不同学科的2000多名研究人员。Green、Watson和Collins指出，成功来源于强大的领导、对任务重要性的认知，以及研究人员愿意放弃个人成就而实现集体利益。 /p p 　　人类基因组计划也最大限度地提高了数据共享。在大量的基因组图谱和序列数据生成之后，势必要迅速建立政策，以缩短数据生成和发布之间的时间。这些努力最终促成了1996年百慕大原则的通过。不过，他们认为，广泛的数据共享也面临一些新的挑战，包括分析和移动大量数据的困难，以及如何保护参与者的隐私等。 /p p 　　与此相关，三位科学家认为HGP的一个缺陷在于对数据分析的计划不够。第一个人类基因组序列是零零碎碎地产生的，需要拼在一起。在项目后期，这种计算过程的需求就变得愈加明显。对于千人基因组计划和癌症基因组图谱等近期项目，他们吸取教训，尽早计划。 /p p 　　Green、Watson和Collins指出，HGP强调了技术开发。事实上，这个项目催化了众多关键基因组技术的开发，也带来了分子生物学、化学、物理学等学科的创新。多个改进相结合，实现了革命性的进步，如基于毛细管的DNA测序仪。从一开始就培育技术创新，这对今天的大型项目同样重要。 /p p 　　HGP计划也考虑了科学进步的社会影响。它的发起人认为，绘制和测序人类基因组所获得的信息可能对社会产生深远的影响。因此，HGP成为首个大型研究项目，包含了专门研究社会问题的部分，比如怎么保护人们的隐私以及防止歧视。 /p p 　　最后，Green、Watson和Collins表示，HGP的成功在于领导者开明的态度和定期的调整。他们认为，那些有着大胆目标的大型项目也能获得成功，只要整体目标是建立在明确的阶段性目标、质量指标和评估之上的。 /p p 　　在90年代初期，人们根据没有预料到，HGP的主要遗产是以一种全新的方式来开展科学研究。“人类基因组计划的故事带来了一些宝贵的提醒，其中一些进展无疑会触发研究方式的根本改变，”这三位科学家写道。 /p

于军，纽约大学医学院生物医学科学博士，师从台湾中研院院士孙同天教授 博士后研究追随美国&ldquo 人类基因组计划&rdquo 的领导者和设计者之一，著名基因组学家、美国科学院院士Maynard V.Olson。 　　1993年，于军参与&ldquo 人类基因组计划&rdquo 这一里程碑式的伟大科学计划，也成为早期参与计划的唯一华人，他在导师Maynard V.Olson的全力支持下，促成了中国科学家参与&ldquo 人类基因组计划&rdquo 。 　　日前，记者获得了独家专访于军的机会。从下乡知青到参与人类基因组计划，从回国推动中国基因组学研究到参与组建华大基因公司，于军首次向媒体披露往事。 　　从知青到基因学者 　　1978年，于军被吉林大学化学系生物化学专业(5年制)录取，自此，他5年&ldquo 下乡知青&rdquo 的人生开始转变。 　　1983年，于军毕业并考上了中科院生物物理所研究生，同时被推荐参考出国留学项目：康奈尔大学的吴瑞教授发起的CUSBEA(China-US Biology Examination and Application)。最终，他获得了这个到纽约大学医学院攻读生物医学科学博士的机会。 　　于军到达纽约的那一年(1984年)，正好遇上美国乃至世界的生物学界酝酿一件前所未有的大事&mdash 启动&ldquo 人类基因组计划&rdquo 。这一计划旨在测定人类基因组的全部DNA序列，一次性解决分子生物学家梦寐以求的结果：了解人类所有与癌症相关的基因。这是在美国总统尼克松提出&ldquo 向癌症开战&rdquo 近10年后，由一代具有远见卓识的科学家们推动下发起实施的。 　　从那时起，&ldquo 人类基因组计划&rdquo 成了于军科学生涯关注的焦点，&ldquo 它的产生过程、规模、进展、动向等一直就是我的呼吸和生命。&rdquo 于军说。 　　1990年，于军完成学业，并获全美泌尿科疾病研究协会&ldquo 博士学者基金&rdquo ，留在纽约大学医学院任研究助理教授。 　　1992年的一天，Maynard V.Olson博士亲自来到纽约大学，请于军到他的实验室参与共同建立&ldquo 人类基因组计划&rdquo 所需要的关键技术，并领导具体研发和实验工作。于军欣然接受，放弃了几个其他高校和科研单位更优惠的承诺和待遇。 　　1993年，于军辞去在纽约大学医学院的研究助理教授职位，加入了以Maynard V.Olson实验室为主体组成的&ldquo 华盛顿大学基因组研究中心&rdquo 。&ldquo 人类基因组计划&rdquo 的实际操作就从最初的十几个实验室开始，进而走向规模化。 　　于军延续了Olson的物理图谱制作原理，与来自计算机、物理和数学领域的几位博士同事共同创立了当时世界上最严谨、最精确、最系统的基因组物理图谱制作方法&mdash 多酶完全水解物理图谱，还将其用于规模化物理图谱制作，并为基于克隆的DNA测序提供直接材料。 　　不久，于军又开始生物信息学研究，在数据获取和分析的实际工作中逐渐认识到了基因组学作为一门大科学、大学科的真正含义。 　　基因组学首先是一门大科学。它的复杂性和对新技术的要求，要求很强的团队合作精神和不同领域科学家的共同努力。它的信息含量(人类基因组含30亿信息符号)，需要规模化、高速度解读 它的统一性(每个生命都有其特定的基因组)和它的特殊性(每个生命都有它唯一的基因组)决定了它成为生命科学研究的基础或基本生物信息。 　　谈及基因组学的&ldquo 大&rdquo ，于军解释，在基因组水平，有数以百万计的真核生物物种和数以千万计的原核生物物种要测序，还有每一个人类个体&mdash 个性化医疗的基本数据&mdash 基因组要测序 在表观组学(epigenomic 脱氧核糖核酸、染色体结构与功能的解读)和核算组学(ribogenomics 核糖核酸与功能的解读)水平，每一个不同细胞也要测序(人体有约1013个细胞)。 　　据介绍，基因组学的基本定律和科学发现将从根本上改变生命科学诸多学科的研究方法和策略，在未来的几十年里它的意义将逐渐被科学家及大众所认知和理解。包罗万象的生命，决定了基因组的复杂性 基因组信息的系统性，决定了生命科学研究的系统性。 　　随着科学技术飞速发展，启动&ldquo 人类基因组计划&rdquo 的时间日益临近。 　　&ldquo 1984年我刚到美国时，一个博士候选人要用近一年时间来解读2000个碱基对 而两年后，一年就可以测2万个碱基对了。&rdquo 于军说。1993年，自动化基因测序仪诞生，推动&ldquo 人类基因组计划&rdquo 进入了实质性的运作阶段。 　　早期，法国、日本、德国等都积极参与了由美国和英国启动的&ldquo 人类基因组计划&rdquo 。英国积极包揽了1号染色体的测序，这是人类基因组最大的一条染色体。法国科学家参与这项计划时，为了筹集项目资金，曾通过电视宣称此项计划对人类的重大意义，并直接向民众募集资金。 　　奠基中国基因学研究 　　&ldquo 人类基因组计划&rdquo 进程之快，出乎所有人预料。短短几年里，酵母的基因组被解读，线虫的基因组被解读，果蝇的基因组被解读，拟南芥的基因组被解读&hellip &hellip 更多的基因组则正在进入作业线。小鼠、大鼠、水稻、玉米等大型基因组也紧接着被列入国家和企业的基因组测序计划。 　　中国的科学家将如何面对这一新的发展领域?中国要不要参与&ldquo 人类基因组计划&rdquo ?中国要不要建立基因组学技术平台?中国的基因组研究计划是什么?&mdash 这些问题一直在于军的脑海中挥之不去。 　　&ldquo 我的老师Maynard V.Olson一直支持我把所学的东西带回中国，推动中国基因组学研究的发展。在他的心中，科学没有国界，科学研究的目标是造福全人类。&rdquo 于军说。 　　1997年，于军应邀参加了在湖南张家界召开的由中国遗传学学会青年委员会组织的遗传学研讨会，向国内的遗传学界同行详细地介绍了&ldquo 人类基因组计划&rdquo 的进展和前景。 　　1998年，于军接受时任遗传发育所所长的陈受宜和副所长朱立煌的邀请，回到他的&ldquo 娘家&rdquo &mdash 中国科学院，应邀担任中科院遗传所人类基因组研究中心副主任。 　　同年，于军开始为国内基因组学研究培养人才，并积极协调在&ldquo 人类基因组计划&rdquo 已经分配完的任务中&ldquo 匀&rdquo 给中国一小部分。最终，他以测定鼻咽癌易感基因的名义，向美国负责3号染色体测序的Richard A. Gibbs要了短臂末端的30兆(30 Mb)碱基，也就是人类基因组测序工作的1%。中国科学家们由此接到了真正的任务，为正式参加这一计划铺平了道路。 　　1999年，&ldquo 华大基因&rdquo (BGI)成立。同年，中国项目组接到了第一批11台DNA测序仪，真正启动中国的&ldquo 人类基因组计划&rdquo 的&ldquo 武器&rdquo 到位。当11辆大卡车拉着机器缓缓驶进位于北京空港开发区B区的&ldquo 华大基因&rdquo ，实验室里一片沸腾。 　　2003年，于军代表中国科学家参加了在美国首都华盛顿举行的庆祝仪式，与美国、英国、法国、德国、日本等国的科学家一道，为共同完成&ldquo 人类基因组计划&rdquo 而激动和欢呼。此时，距离1953年美国科学家James D.Watson发布DNA双螺旋模型已经过去了整整半个世纪。 　　结缘华大基因 　　1993年，于军将全家从纽约搬到西雅图时，与在华盛顿大学做博士后研究的汪建相识。此后，汪建回国和朋友创立了临床检测试剂公司GBI。于军将&ldquo 人类基因组计划&rdquo 带回中国的想法得了汪建的全力支持。于军在寻求合作者时又通过汪建认识了时在丹麦工作的杨焕明。杨焕明的研究方向是人类遗传学，有利于回国后的学术对接和科学普及。 　　1998年，杨焕明、于军与汪建在中科院遗传所成立了人类基因研究中心并出任中心的正、副主任。来自中外的200多位科学家参加了中国科学院遗传所基因组中心的揭牌仪式。鼓励于军把所学带回中国的MaynardV.Olson也参加了这次揭牌仪式。美国权威《科学》杂志还发出了基因组中心成立的消息并刊载了照片，称这是一支潜在的基因组学研究力量。中国科学院和遗传所对&ldquo 人类基因组计划&rdquo 中国项目也给予了最快和可能的支持：&ldquo 院长基金&rdquo 和&ldquo 所长基金&rdquo 。 　　但当时体制仍无法满足完成人类基因组计划中国部分所需要的资金和人员。为了解决这个问题，1999年9月9日，杨焕明、汪建和于军三人组建了华大基因。从此，华大基因成为了中国基因组研究除中科院之外的另一个平台，并发展壮大至今。 　　目前华大基因在基因测序工作规模方面已经成为世界第一，被称誉为基因测序领域的&ldquo 富士康&rdquo 。于军在华盛顿大学基因组研究中心培养的那批科研人员至今仍是华大基因的骨干力量。 　　公司制的华大基因为了完成科研工作，不仅依靠中科院的传统体制申请国家科研资金支持，还联合其他科研院所、地方政府、各大高校等机构，以获得科研资金的支持。华大基因分别在北京空港科技创业园和杭州组建了南、北&ldquo 华大基因&rdquo ，一同完成了&ldquo 1%&rdquo 的人类基因组测序计划，也完成了水稻和家蚕等基因组计划。这些成就的取得无疑与杨焕明、于军和汪建的紧密合作息息相关。 　　2008年，华大基因获深圳市政府的邀请，迁址深圳盐田区，开始向产业化、规模化发展。不过，于军没有&ldquo 随军南下&rdquo ，原因是他觉得自己是中科院培养的留学生，更想把所学和精力交还给&ldquo 娘家&rdquo 中科院，更愿意留在中科院从事基础研究和教育工作。 　　从1998年回国工作后，于军先后主持了&ldquo 人类基因组计划北京部分(1%计划，任首席科学家)&rdquo 、&ldquo 中国杂交水稻基因组计划&rdquo (1999年启动)、&ldquo 家蚕基因组计划&rdquo 、&ldquo 鸡基因组多态性研究计划&rdquo 等多项大型基因组研究计划，提出了一系列基因组学的新概念和系统理论，为中国的基因组学的起步和发展奠定了坚实的基础，也确立了中国基因组学研究在国际上的地位。 　　2003年，于军等受中科院之托，组建了中国科学院北京基因组研究所。 　　推动基因测序仪国产化 　　&ldquo 工欲善其事，必先利其器。&rdquo 众多基因组基础研究归于技术、方法和工具的开发，其中最主要的是DNA测序仪和计算机。 　　测序仪的发展推动基因组学研究向应用方向发展，人类基因测序的速度和费用都实现显著优化。&ldquo 人类基因组计划&rdquo 的最初预算是30亿美元&mdash 等于每一个核苷酸的测定就要花1美元。随着测序技术的更新和发展，一个人类基因组的测序价格从2006年的1亿美元降到2008年的100万美元。由于各类&ldquo 下一代&rdquo 测序仪的问世，测定一个人的基因组已经到了今天的1000美元左右。然而，中国还是没有自己的测序仪，精通这一技术的于军一直在耿耿于怀。 　　于军对测序仪的研究始于2008年与中科院半导体所时任副所长俞育德的合作。后来半导体所经&ldquo 千人计划&rdquo 引进的周晓光博士的加盟更加速了合作进程。在科学院500余万元项目的资助下，于军的团队就在短短的3年里研制出第一台实验室样机。两年后，生产型也问世，并将成果成功地转让给了企业。 　　在第二代和第三代(单分子)DNA测序仪的研发上于军颇有信心。他说，目前的测序仪都各有优缺点，不能完全互相取代，只能是既竞争，又相辅相成，为新仪器的研发提供了最好的土壤。 　　于军半开玩笑地说：&ldquo 如果几年前再能得到科学院以外的一点国家支持的话，我们早就用上自己的仪器了，关键是我们自己人也不相信我们能够做出自己的测序仪来。&rdquo 于军遗憾其团队没有得到足够的支持，很多好的想法&ldquo 胎死腹中&rdquo 。 　　谈到未来，于军非常乐观。他师从细胞生物学大家&mdash 台湾中研院院士孙同天教授10年，同时也寻求突破和开辟新的研究领域，并大步走进分子生物学。而后，又师承&ldquo 人类基因组计划&rdquo 的&ldquo 设计师&rdquo Olson博士十数载，从技术到科学，走进基因组学与生物信息学。回国后，他开启了表型可塑性研究从卤虫到杂交水稻，重回细胞生物学，提出&ldquo 五流同悟&rdquo (将基因组生物学分为信息流、操作流、分室流、平衡流和可塑流，并建议五流平行思考和研究)，贯通生命科学的信息、物质、操作、分层与行为，理解生命的发生、传承和变演。在不断创新技术和思想的基础上，他已经将实验室的研究手段推向单细胞和单分子，研究细胞的异质性&mdash 遗传因素不变时，真核与原核细胞的个体育群体行为。 　　于军的梦想是在中国启动一个与&ldquo 人类基因组计划&rdquo 相当规模的大科学项目，即&ldquo 哺乳动物表观-核算组计划&rdquo ，并以此来带动中国科学的高速发展和生命科学的新研究方向。这个计划的目的是全面解读生命&ldquo 操作流&rdquo 的信息和分子机制。这部分机制是由DNA、RNA和蛋白质等共同参与，但是没有简单地记录DNA序列里面。他说，解读&ldquo 可塑流&rdquo 的项目正在酝酿，比如认知可塑性的规模化研究将由脑&ldquo 连接组&rdquo 开始。

美国科学家于1985年率先提出人类基因组计划，1990年正式启动，美国、英国、法国、德国、日本和中国科学家都参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。之后，2000年6月26日，六国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。在这场规模宏大、影响世界的基因测序项目落幕后，全球内陆续又有不同国家竞相开展各自的基因组测序计划，本文对有动作的国家作了大致梳理：　　中国　　近期国家卫计委发布消息，我国正在制定“精准医疗”战略规划，这一规划或将被纳入到十三五重大科技专项。另外，国家精准医疗战略专家组成员詹启敏院士认为精准医疗是应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术，结合患者生活环境和临床数据，实现精准的疾病分类和诊断，制定具有个性化的治疗方案发展精准医学对中国而言是值得把握的良机，主管部门已经考虑把精准医学纳入到十三五的一个工作重点来进行推动。在2030年前，中国精准医疗将投入600亿元，其中中央财政支付200亿元，企业和地方财政配套400亿元。　　和精准医疗相关的是今年11月份，中国医科大学附属盛京医院联合中国遗传学会遗传咨询分会启动“中国双胎基因组计划”，逐步建立起双胎无创产前检测的标准规范，推动无创产前检测技术在双胎妊娠中的应用。　　这与二胎政策放开，以及辅助生殖技术的发展，导致双胎妊娠越来越多的当下现实有关，而我国目前缺失针对双胎产前诊断的确切方法，所以需要有高准确度的无创产前筛查。该“中国双胎基因组计划”将在三年内完成1万例双胎样本的无创产前检测。　　英国　　2015年11月12日，英国政府全资控股的英格兰基因公司宣布和中国明码(上海)生物科技有限公司签署协议，由该中国公司参与英国的“10万基因组计划”，提供基因组数据解析工具，帮助研究人员提高数据分析质量。　　英国的“10万基因组计划”由英国首相David Cameron于2012年12月提出，并由Genomics England负责实施，计划在2017年之外对英国国民健康服务中心(National Health Service)的10万名患者进行测序。政府发起于2012年，旨在对英国国民医疗保健制度(NHS)记录中的10万名病人的完整基因组进行测序。　　项目目标是根据基因组学和临床数据制定个性化的癌症和罕见疾病疗法，并使NHS成为“世界上第一个将提供基因组医学作为日常护理一部分的主流健康服务体系”。此项目不仅让参试者受益于临床分析，而且他们的基因组数据还会对全社会的患者贡献价值。比如，医生通过把一名患者的前列腺癌症基因和英国基因数据库中的数据作对比，可能揭示出该病背后的具体基因模式。医生可能会找出具有同样基因模型的其他患者，然后了解哪些药物和程序对患者有益。　　据悉，该项目将获得总值超过3亿英镑的组合投资，有望让英国成为癌症和罕见病遗传研究的全球领先者。　　美国　　其实医药研发与创新优势凸显的美国，在单国基因组测序计划方面并非领跑世界。今年1月下旬，美国总统奥巴马在2015年国情咨文演讲中深情地宣布“精准医疗计划”这一项目，并1.3亿美元用于百万基因组计划，占总计划(2.15亿美元)的60.5%。　　由于“精准医学”项目的短期目标是为癌症找到更多更好的治疗手段，长期目标则是为实现多种疾病的个性化治疗提供有价值的信息，所以项目核心在于创建一个囊括各个年龄阶层、各种身体状况的男女志愿者库，研究遗传性变异对人体健康和疾病形成产生的影响。研究人员希望，在招募新志愿者的同时，“精准医学”能够有效整合现有研究项目旗下数以万计志愿者的基因数据，最终使参与人数达到100万。　　据分析，美国之所以落后于欧洲(英国)开展“全基因组测序”，主要原因并不在于技术的落后，而是因为美国的基因测序公司及机构实在是太多了，一方面他们彼此之间的竞争太厉害不利于展开合作，另一方面是他们之间采用的标准并不统一、兼容程度不够高。　　加拿大　　在2001年人类基因组测序草图基本完成后，加拿大预测个体基因组测序将出现爆发趋势。个体基因组测序，每个个体的疾病档案、生理和生物特征及个人遗传学特质将成为医学精准治疗的高价值信息。因此加拿大政府于2005年发动了称为个体基因组项目(PGP-Canada)。　　该项目将根据环境与遗传相互作用产生一系列生物学性状的基本原理，收集志愿者的基因组、环境和人类特质等数据信息，同时宣布研究结果将完全公开共享。　　另外与此相关的最近消息称，加拿大科学家已经通过逐个关闭18000个基因(占人类基因组的90%)发现，超过1500个核心基因是人类必需的。这一发现为达成生物医学研究的长期目标——精确定位基因组中每一个基因的作用奠定了基础。　　澳大利亚　　澳大利亚计划花4年时间，学习英国打造本土十万基因组计划。通过测序罕见疾病和癌症患者的基因组，创建大规模澳大利亚国民基因数据库，推动相关药物的进一步研究和发展，构建一个基于基因组学的新医疗卫生服务系统。　　该项目的参与方有Garvan医学研究所、联邦政府以及其他研究机构，如澳大利亚最大的电讯公司Telstra，其中Telstra公司已成立专门的健康部门。澳大利亚政府相信此次项目能给政府、机构以及个人创造许多可能，共同创造一个澳大利亚的基因组学经济。　　韩国　　2015年11月底，韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)宣布推出韩国万人基因组计划。该计划将获得健康人群和免疫力低下人群的基因组测序数据 并用于研究韩国人群的遗传多样性 构建标准化的基因变异数据库，发现罕见基因突变 注释基因组数据 推动日益增长的基因组学市场。预计2016年，该项目将获得150万美元的启动资金，预计2019年完成。在未来几年时间里，计划获得2300万美元的资助。　　其实在今年年底的万人基因组计划之前，2014年2月19日，韩国政府宣布正式启动一项耗资5.4亿美元的后基因组计划，以推动新型基因组技术的发展和商业化。该计划包括绘制标准人类基因组图谱、发展本国的人类基因组分析技术，以及依托基因组的疾病诊断和治疗技术等五大目标。　　不到一年，从后基因组到正是推出万人基因组计划，正显示了韩国积极战略布局基因领域，追赶世界的强大决心。　　冰岛　　冰岛虽然一度陷入经济危机，濒临破产的生死边缘，但不可否认的是其生物制药业的飞速发展，这主要得益于冰岛生物医学和基因研究的先进和发达。　　今年3月份，《自然遗传学》杂志发表了四份由冰岛研究员们撰写的研究报告，他们在研究过程中，将2636名冰岛人的完整基因组进行了有序排列。将那些挑选出的冰岛人的完整基因组进行有序排列之后，研究人员们参考另外10万人的基因组推测出了相应的研究结果，而那10万人的基因组，只有部分基因组是有序排列的，那些基因组与心脏病、肝病以及甲亢等疾病的产生有关。　　1998年，生物技术公司deCode Genetics公司就开先河欲首先绘制冰岛人的基因组图谱。尽管当时备受争议，被质疑研究图谱的科学价值，但该公司抵住外界压力，依然大胆开始尝试。　　其实冰岛拥有一系列鲜明特征有益于开展基因测序。它的人口相对较少，而且处于隔离的地理环境，对研究基因遗传变异提供天然的研究基础。另外80%的冰岛家庭都存储有家族遗传谱系数据。且冰岛的公共卫生服务记录可最早追溯到1915年。　　新加坡　　2000年6月，新加坡展开”新加坡基因组计划”，将致力研究疾病对白种人和亚洲人有何不同影响，以及选择最佳治疗方式。”新加坡基因组计划”的第一个5年研究已获得6000万新币(3500万美元)的经费。　　新加坡的基因组研究计划准备聘请本国和国际人类基因科研人才，研究一些困扰着亚洲人的疾病导因，包括乳癌、肝癌、结肠癌、鼻咽癌等，以找出适合亚洲人的疗法和药物。　　以色列　　2015年5月，以色列计划建立一个由政府授权的基因数据库。该计划细节尚未敲定，也未正式展开，但许多智库已经举行了会议研究建立数据库的潜在障碍以及应对办法。在以色列，每个人都有一个与其ID号相关的、从出生到死亡的所有医疗记录，因此在开发临床数据库方面以色列拥有独特的优势。　　目前，主要的任务是收集市民的DNA样本，并将其与临床数据进行匹配。这是项巨大的挑战，因为一方面涉及公民的隐私保护和伦理问题，另一方面是收集样本并进行化学测试以确定基因序列的预算问题(目前费用大约每个样本1000美元)。　　沙特阿拉伯　　沙特基因组计划于2013年底推出，旨在绘制沙特几千万人的遗传密码图谱，以确定导致不同的疾病基因突变，并研发新的方法进行治疗。通过这项计划，研究人员将能够确定正常基因突变和致病基因突变，并试着研发预防和治疗疾病的方法。　　沙特是世界上遗传病最严重的国家之一，其原因是近亲结婚。沙特近亲结婚率为63%，这意味着大量的近亲结合加剧了遗传病在沙特阿拉伯的流行。未来基因工程的成果将投入包括婚前体检等应用。　　爱沙尼亚　　2015年11月，爱沙尼亚宣布将上线一套遗传信息查询系统，想要收集所有公民的DNA。这些数据或用于临床研究，以制定个性化的医疗计划。　　自2000年开始，爱沙尼亚政府便着手搭建基因数据库。目前已收集的超过52000个基因样本，被保存在爱沙尼亚国立生物数据银行。当地政府还根据这些数据，开发出一套医疗信息查询系统，免费提供给公民以及他们的医生，预计今年底推出。　　爱沙尼亚政府相信，有朝一日，当自愿捐献基因数据的人达到足够之多，便能为现有的医疗体系带来彻底变革。　　将上述信息汇集成如下表格：

最新测序的完整的人类基因组图谱。图片来源：英国《新科学家》网站20年前，科学家宣布读取了一个人的全部脱氧核糖核酸（DNA），其实，他们漏掉了少许。现在，由于读取DNA方法的改进，科学家终于可以从头到尾读取人类的全部基因组了！据生物预印本网站（biorxiv）近日报道，美国科学家对全部人类基因组30.55亿个碱基对进行了测序，与此前结果相比，新结果增加了2亿个碱基对以及2000多个基因。人类拥有数万个基因，它们储存于DNA分子中，基因信息以4种碱基（C、G、T和A）的形式存在，两个碱基相互配对形成碱基对。科学家于1990年启动了人类基因组测序项目，并于2001年公布了首个人类基因组草图。但当时不得不将基因组分成小段读取，然后重新组装在一起，而这样无法将一些高度重复的片段放回原位。随后遗传学家继续改进，但重点还是放在提高现有序列的精确度，而非增加新序列，仍有约8%的序列缺失或错误。新版本基因组由“端粒到端粒”（T2T）联盟绘制。该联盟由加州大学圣克鲁斯分校的卡伦米加和国家人类基因组研究所的亚当菲利皮领导。研究人员选择从一个被称为CHM13的细胞系中读取DNA。该细胞系来自水泡状胎块——一种妊娠失败情况，可以在实验室中培养这种细胞。菲利皮说：“CHM13的独特之处在于，它不是任何人的基因组。”普通人类细胞的每段DNA都有两个副本，往往存在重大差异，一个来自母亲，另一个来自父亲，这使得对DNA精确测序变得更加困难，因为要搞清楚什么是测序过程中的失误、什么是真正的差异非常棘手。使用CHM13避免了这个问题，因为两个副本几乎完全相同。为组装基因组序列，研究团队利用了两种技术：一种是能读取非常长（超过100万个碱基对）片段的测序技术；另一种是精确度极高、能处理差别极小的片段（比如同一个基因的多个副本）的技术。2020年7月，该团队公布了完整的决定性别的人类X染色体。现在，他们公布了完整的人类基因组，新版本比上一个版本增加了近2亿个碱基对以及2226个新基因，是自人类参考基因组首次发布以来进行的最大改进。

p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/0a068669-3925-447b-80f5-d579e4b0b620.jpg" title=" 合影.jpg" / /p p 　　人类基因组测序，在今天看来是小菜一碟，但放在25年前，实在是一个大胆的计划。人类基因组计划(HGP)在1990年启动，并在13年的时间内完成了人类基因组测序的创举。近日，三位顶级科学家在《Nature》杂志上撰文，谈论了人类基因组计划的经验和教训。 /p p 　　这三位科学家分别是：Eric Green，美国国家人类基因组研究所的所长 James Watson，冷泉港实验室的名誉主席 以及Francis Collins，美国国立卫生研究院的院长。想当年，这三个机构联合国际上多个机构开展了人类基因组计划。他们在文中总结了HGP的六个经验教训。 /p p 　　首先，这种工作鼓励研究人员去接受伙伴关系，而打破了研究人员单独工作的常态。HGP汇集了来自不同国家、不同学科的2000多名研究人员。Green、Watson和Collins指出，成功来源于强大的领导、对任务重要性的认知，以及研究人员愿意放弃个人成就而实现集体利益。 /p p 　　人类基因组计划也最大限度地提高了数据共享。在大量的基因组图谱和序列数据生成之后，势必要迅速建立政策，以缩短数据生成和发布之间的时间。这些努力最终促成了1996年百慕大原则的通过。不过，他们认为，广泛的数据共享也面临一些新的挑战，包括分析和移动大量数据的困难，以及如何保护参与者的隐私等。 /p p 　　与此相关，三位科学家认为HGP的一个缺陷在于对数据分析的计划不够。第一个人类基因组序列是零零碎碎地产生的，需要拼在一起。在项目后期，这种计算过程的需求就变得愈加明显。对于千人基因组计划和癌症基因组图谱等近期项目，他们吸取教训，尽早计划。 /p p 　　Green、Watson和Collins指出，HGP强调了技术开发。事实上，这个项目催化了众多关键基因组技术的开发，也带来了分子生物学、化学、物理学等学科的创新。多个改进相结合，实现了革命性的进步，如基于毛细管的DNA测序仪。从一开始就培育技术创新，这对今天的大型项目同样重要。 /p p 　　HGP计划也考虑了科学进步的社会影响。它的发起人认为，绘制和测序人类基因组所获得的信息可能对社会产生深远的影响。因此，HGP成为首个大型研究项目，包含了专门研究社会问题的部分，比如怎么保护人们的隐私以及防止歧视。 /p p 　　最后，Green、Watson和Collins表示，HGP的成功在于领导者开明的态度和定期的调整。他们认为，那些有着大胆目标的大型项目也能获得成功，只要整体目标是建立在明确的阶段性目标、质量指标和评估之上的。 /p p 　　在90年代初期，人们根据没有预料到，HGP的主要遗产是以一种全新的方式来开展科学研究。“人类基因组计划的故事带来了一些宝贵的提醒，其中一些进展无疑会触发研究方式的根本改变，”这三位科学家写道。 /p

近日，《科学》杂志连发6篇论文，公布迄今为止最完整的人类基因组测序结果，这也是第一个完整无间隙的人类基因组序列。该系列研究主要由国际科学团队端粒到端粒联盟（T2T，Telomere-to-Telomere）完成，联盟成员包括美国国家人类基因组研究所、加州大学圣克鲁兹分校、华盛顿大学等。2003年科学家宣布人类基因组的完整序列时，其实并不准确，当时使用的测序方法是“短读长测序”技术，一次只能读取很短的一段基因序列，有大约8％的基因组从未被完全测序。新完成的基因组被称为T2T-CHM13，代表着当前参考基因组GRCh38的重大升级，科学家在研究人类基因变异的进化时会使用GRCh38。此外，新的DNA序列揭示了着丝粒周围区域的细节，这一区域的变化或能为人类祖先的进化提供新的证据。T2T的成功得益于一次测序长片段DNA的技术改进，这有助于确定DNA高度重复片段的顺序。其中包括PacBio的HiFi测序和牛津纳米孔测序，PacBio的HiFi测序可高精度读取超过2万个碱基的长度，而牛津纳米孔测序技术一次读取高达100万个碱基的长度，但准确度相对较弱，从2019年初开始，科学家们将这两种新技术结合起来，致力于攻克这些重复序列，填补缺失的空白。

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。

本文作者基因组学科技工作者田埂，原文题目&ldquo 写给人类基因组计划完成十五周年：从一个人的基因组计划到精准医疗&rdquo 。 　　&ldquo 美国总统克林顿于当地时间26日上午10时在白宫举行的记者招待会上郑重宣布，由一批国际科学家组成的人类基因组研究计划已经完成人类基因组草图。英国首相布莱尔以卫星电视的形式参与了这个发布会。克林顿在评价这一历经10年时间完成的科学成果的深远意义时说，&lsquo 人们将世世代代记住这一天&rsquo 。他感谢美国、英国、德国、日本、中国和法国的上千名科学家为取得将这一开辟新纪元的成果所作出的贡献。&rdquo 　　田埂教授 　　刚刚看到这个2000年6月26日的新闻，突然发现不知不觉时间已经过去了15年。那个时候人们对刚刚完成的人类基因组草图充满了期盼：通过人类基因组信息帮助人们克服疾病，达到人们的终极健康长寿的需求。 　　在人类基因组计划完成的这15年里，那些主要参与国美国、英国、中国都发生了什么? 　　15年后的今天人们所能感受到的人类基因组计划的影响究竟是个什么样子? 　　未来的人类基因组研究和应用在往哪个方向发展? 　　15年后的今天，人们依然充满了期望。 　　美国在人类基因组计划完成后的变化 　　人类基因组计划组织和塞雷拉基因组公司兵分两路 　　在美国，人类基因组计划完成以后，原先竞争的两大阵营：人类基因组计划组织和塞雷拉基因组(Celera Genomics)公司，分别走向了两个方向：人类基因组计划原先的参与Whitehead Institute(后来的著名的Broad Institute)、美国能源部基因组中心、华盛顿大学医学基因组测序中心、贝勒大学医学基因组测序中心等11个基因组中心继续开展各类大型的基因组研究计划 塞雷拉基因组公司，则转向了心血管病和个体化医疗管理等商业方向。 　　可以说美国的人类基因组研究有一个贯穿始终的目的，就是将人类遗传和基因组信息应用到医疗和健康领域。因为科学家们认识到从第一个人类遗传病亨廷顿氏舞蹈症(Huntington&rsquo s Disease，又称为慢性遗传舞蹈病)的基因被定位，这种通过家系研究定位遗传病的方式，在没有对人类基因组序列的深刻认识，没有对人类遗传规律深刻的了解情况下，医学遗传学研究的速度将无法从本质上提高。 　　在这个认识的基础上，美国先后启动了&ldquo 国际人类基因组单体型图计划&rdquo (The International HapMap Project，HapMap计划) &ldquo 癌症基因组图集&rdquo (The Cancer Genome Atlas,TCGA)计划 &ldquo DNA元件百科全书&rdquo 计划(Encyclopedia of DNA Elements，简称ENCODE) 千人基因组计划(1000 Genome Project)，以及最近炒的火热的&ldquo 精准医疗计划&rdquo (The Precision Medicine Initiative)。这些计划投资规模以百亿美元计，参与科学家以数万人计。可以说美国人在朝着既定的目标一步一步向前发展，脉络清晰，步骤明确，并且从人才培养到技术支撑，从领导科学家选拔到商业运行模式上的探索，都走在世界的前面。 　　在这15年的时间里，参与人类基因组计划的几位领导科学家也有了各自的发展：当时的领导科学家Francis Collins已经是现任NIH的主任 Whitehead Institute研究所的主任Eric Lander完成了将Whitehead Institute从MIT和Harvard的独立出来的工作，已经成为美国最大的基因组研究中心，他本人也是奥巴马总统的科技参赞，可以参与美国的科技政策决策 &ldquo 科学狂人&rdquo 塞雷拉基因组公司创始人Craig Venter则独辟蹊径，虽然塞雷拉基因组公司已经不再复当年风光，但是Craig Venter却先后成为第一个合成原核生物基因组的人，第一个用计算机模拟生物整个代谢途径的人，第一个提出海洋基因组学研究并实施的人。 　　与此同时，美国在基因组研究技术上也领先于世界，从人类基因组计划所使用的ABI和Amersham的第一代测序仪，到HapMap计划使用的Affymetrix和Illumina公司的芯片，再到千人基因组和TCGA以及Encode计划使用的Illimina公司的第二代测序系统，以及Pacbio的第三代测序系统，美国人在测序和基因组技术上的创新和积累，依然领先于世界。 　　英国在人类基因组计划完成后，率先启动十万人基因组项目 　　再看看英国：英国人对基因组研究的热情始终如一，从Frederick Sanger先生发明第一代测序系统，到首先参与美国提出的&ldquo 人类基因组计划&rdquo ，贡献仅次于美国，英国有欧洲大陆最大的基因组研究中心&ldquo Sanger Institute&rdquo ，是第二代测序技术的参与发明国，共同提出和启动了&ldquo 千人基因组计划&rdquo ，共同提出并启动和领导了&ldquo 国际肿瘤基因组计划&rdquo ，率先启动了Genome England的十万人基因组项目，间接影响到美国的&ldquo 精准医疗计划&rdquo 的提出。 　　英国人在人类遗传学上的投入也不遗余力，英国有全世界研究人类遗传病最好的研究团队，并且英国有政府引导，科学家和企业共同参与的举国基因组研究体制，可以说虽不及美国人在人类基因组研究上的布局深刻，但是英国总能在某些领域里有独特的见解和布局，通过自己的方式影响着世界，并且不得不说的是，英国在基因组研究领域对中国科学家毫无保留的帮助的无私情怀，从捐赠中国华大基因研究中心测序仪，到在各种国际合作中为中国提供便利和帮助，以及帮助中国培养基因组学研究人才，可以说中国的基因组学发展处处都有英国的帮助。 　　中国在人类基因组计划完成后，积极探讨&ldquo 中国版的精准医疗计划&rdquo 　　再看看中国这15年人类基因组学的研究进展。首先看看当时的报道&ldquo 1999年的日历翻开了。杨焕明说，要干就要干大，再难也要干大。于是，杨焕明、汪建、于军凑出了自己积蓄的200多万元。他们用这笔钱，购买了一台&ldquo 377&rdquo 型测序仪和一台美国产的毛细管测序仪。在不到半年的时间里，他们递交了人类基因组序列70万个碱基的测序结果，并做了热泉菌测序。这些成果，引来了国际同行的瞩目。&rdquo 　　6月29日，记者来到了中科院遗传所人类基因组中心。在实验室，记者看到，工作平台是用集装箱搭成的。在平台上，有三根玉米棒，旁边有一行字：穷棒子精神永放光芒!据介绍，深居京郊的这些科研人员，收入不高，也没有娱乐，在&lsquo 1%&rsquo 测序中，他们测序精确，但相应的测序成本却只有美国等国家测序成本的四分之一。&rdquo &ldquo &lsquo 中心&rsquo (作者注：北京华大基因研究中心)执行主任汪建对记者说：&ldquo 中国虽然只做了1%，但意义重大。中国科研人员在测序过程中，不仅增加了设备，而且培养了技术。21世纪生物产业发展的机遇，中国没有失去。&rdquo 他意味深长地说。&rdquo 　　随后，中国科学院成立了&ldquo 中国科学院北京基因组研究所&rdquo ，专注基因组研究，中国也参与了HapMap计划，同时发表了一系列植物和动物的基因组学研究成果，但从那以后中国的基因组学研究一度遭到寒冬，在大约三年的时间里，鲜有大型研究项目启动，研究成果也较少。 　　2007年6月华大基因南下深圳，成立了&ldquo 深圳华大基因研究院&rdquo ，深圳华大抓住了二代测序发展的关键时期，用独特的运行模式，先后完成了&ldquo 炎黄一号&rdquo 第一个黄种人基因组测序研究，发起并实施了&ldquo 炎黄九九基因组研究项目&rdquo ，共同参与设计和启动&ldquo 千人基因组计划&ldquo ，共同参与和发起&ldquo 国际肿瘤基因组计划&rdquo ，共同发起&ldquo 中国肿瘤基因组协作组&rdquo ，上个月华大发表了&ldquo 炎黄一号&rdquo 单倍型图的研究成果，将黄种人的基因组组装成了最完整的人类基因组单倍型图。 　　这些研究计划开展和研究成果陆续发表的同时，华大还培养了大批基因组科技人才，这些人才活跃在国内外基因组研究和产业化的各个领域。在有感于产业链上游测序仪的限制后，深圳华大于2012年完成了对美国Complete Genomics公司的收购，打通了产业链上下游。当然，这些大型的研究计划，都得到了深圳市政府和国家科技部等的支持。 　　展望：把握住基因组学发展的脉络，真正实现精准医疗的设想 　　在英国和美国相继提出自己的大型基因组研究计划后，中国也在积极讨论&ldquo 中国版的精准医疗计划&rdquo ，作为基因组学科技工作者我们也期望中国的&ldquo 精准医疗计划&rdquo 把握住基因组学发展的脉络，顺应人类基因组学研究发展的规律，真正实现精准医疗的设想。 　　回顾人类基因组计划完成这15年历史，我们会发现，在当年人类基因组计划的基础上，已经逐步建立起来的人们使用基因组和遗传信息来指导健康生活和医疗的路线图，相信在下一个15年，我们再笑谈15年里人类基因组研究和应用的发展时，我们可以欣慰的告诉自己，我为人类了解自己的基因组并应用做出了贡献。最后，由衷感谢参与人类基因组计划的所有科学家和科技工作和的工作，更加感谢中国参与过人类基因组计划的科学家和科技工作者们，是你们的辛苦工作让国人有机会更早的享受到基因组学进展为我们的健康生活和医疗带来的好处。 　　备注：作者田埂系基因组学科技工作者。

根据美国疾病控制和预防中心（CDC）的数据，每年有130多万美国人因药物不良反应（ADR）而住院。每年有超过10万人死于药物不良反应（ADR），这使其超过肺病、糖尿病、艾滋病、意外和车祸成为第四大死因，并且已经成为CDC、NIH和制药公司开始通过药物基因组学来解决的一个关键性的患者安全问题。药物基因组学——一个专注于人类基因组与现代药物安全性和有效性之间相互作用的新科学研究领域，可以为所有患者营造更为公平的环境。药物基因组学致力于帮助医生选择最适合每位患者的药物和剂量。虽然目前的大多数研究都集中于针对诸如心血管疾病、阿尔茨海默病、癌症、艾滋病和哮喘等疾病的药物反应上，但对于患有神经精神疾病（如抑郁症、精神分裂症和躁郁症）的患者来说，也带来了曙光，这些患者即使在停药后也常常会受到药物严重的副作用影响。 据肯恩大学（Kean university）新泽西科学、技术与数学中心的副院长Mike Tocci博士介绍：“每个人都有一套独特的基因，因此疾病在每个个体身上的表现方式以及个体身体对特定药物治疗的反应都是不同的。” Part 1医学的未来Tocci是一位资深的分子生物学家、免疫学家，也是赛诺菲公司（Sanofi）基因组科学和生物制品的前负责人，在其职业生涯的大部分时间里都在从事药物发现和临床前开发方面的工作，他认为药物基因组学是“个性化医学”的一个主要组成部分。“我们正在研究药物在个体体内代谢和实现疗效的方式，以及通过基因了解药物的疗效是如何因患者个体或患者群体的不良反应而受到限制。医生和药物研究人员正在快速了解患者对某些化合物的反应，以便更好地治疗疾病。”“我们没有针对所有类型癌细胞的生物标记物，也还没有很好地了解哪些类型的细胞对不同类型的药物有反应，但我们正在更多地研究不同类型的细胞在人体中的功能，因此最终我们将更好地了解我们的基因组如何影响特定药物的作用，”Tocci博士解释道。 与这项研究相关的范围和成本引出了一个合理的问题，即无论从短期还是长期来看，谁将从这种方法中受益最多。接受癌症治疗的患者是一个主要的受益群体，但自身免疫性疾病（包括糖尿病和心血管疾病）患者也已有一定的受益。随着对如何使用更有效的药物更好地治疗患者和降低不良反应的风险有更深刻的理解，医生也将是一个主要的受益群体。 虽然在早期阶段患者的治疗费用可能很高，但随着时间的推移，药物基因组学将通过增加生物标记物、基因表达谱分析和细胞图谱研究来降低成本，从而彰显在医疗保健和药物开发方面的益处。假以时日，药物的疗效和安全性都将得到改善，到时候患者的治疗费用也就降低了。 消费者已经从美国食品药品监督管理局（FDA）批准的关于药物安全性的药物基因组学研究中受益。已有超过200种药物被标记有新的基因组生物标记物信息，这些信息还描述了药物使用和临床反应的差异性、不良反应的风险、特定基因型的个体化剂量、药物作用的机制和试验设计的特征。这项新的研究已被纳入临床试验，并对参与化合物开发的公司产生了影响。药物基因组学严重依赖分子生物学，且涉及许多过程，包括PCR、蛋白质鉴定（蛋白质印迹法、ELISA）、确定基因表达、基因和蛋白质图谱分析技术、细胞分选方法、细胞分离技术（离心）、细胞成像方法，以及在人和动物模型中分析和描绘疾病组织中细胞的能力。Part 2前进的障碍 虽然几乎所有关于药物基因组学的消息都令人鼓舞，但仍有一些因素阻碍着该领域的发展。在动物模型中进行的试验并不总是能够预测人类的反应，获得足够数量的患者样本，以及对患者隐私有关的社会和伦理考量可能会限制某些群体的参与。与药物基因组学研究相关的风险和成本是两个很重要的因素，它们会限制哪些人可以进行研究或负担得起实施此类治疗的费用。 “药物基因组学的长期效益将是巨大的。未来的工作将能为患者提供更有效和更安全的药物进行个性化治疗，有望通过限制副作用和不良反应来延长寿命、或改善生活质量。我们最关心的是确保我们从伦理的角度推进科学的发展，并保证所有人都能从中受益并负担得起，”Tocci博士说道。Tocci博士担任肯恩大学新泽西科学、技术和数学中心的研究副院长，协助监督STEM学位教育，在这些学位教育过程中，他们采用多学科方法教授科学，将生物、化学、物理、数学和计算机科学整合入课程。STEM项目为学生提供通过在实验室体验科学而不是仅仅通过教科书来学习解决问题的机会。STEM学生可以与教职员工一起研究我们不知道答案的问题。目前的研究包括对癌症生物学的研究，以更好地了解生物标记物；对药物化学的研究，以了解如何阻止癌细胞转移；以及对基因组学的研究，以了解药物如何与基因产物相互作用。 全球视角，行业分析，处处是机遇！ 您可联系奥豪斯 400-891-5989，我们竭诚为您服务！▼

近日，据科技部网站发布，为规范人类基因组编辑研究行为，促进人类基因组编辑研究健康发展，国家科技伦理委员会医学伦理分委员会研究编制了《人类基因组编辑研究伦理指引》，供相关科研机构和科研人员参考使用。世界卫生组织人类基因组编辑治理和监督全球标准专家咨询委员会成员、国家科技伦理委员会委员、中国医学科学院生命伦理学研究中心执行主任 翟晓梅带领她的团队编撰了这一指引。仍存巨大争议的人类基因组编辑技术人类基因组编辑技术在国际和国内都有巨大争议。一方面，受典型案例的影响，很多人一谈到对人的基因编辑就非常敏感，将其视为禁区；另一方面，有人质疑，基因编辑这样的好技术为什么不尽快应用造福人类。据相关报道，翟晓梅指出，贺建奎基因编辑技术应用行为的问题在于，从实质伦理学来看，科学上不安全，医学上不必要，在代际伦理问题上毫无意识；从程序伦理学上看，还反映出伦理审查的形式化，以及部门壁垒产生的监管上的困难和漏洞。贺建奎当时违反伦理的依据主要是2003年科技部和原卫生部联合印发的《人胚胎干细胞研究伦理指导原则》。而如今，人类基因组编辑研究有了国家级的伦理指引。基因组编辑技术快速发展，目前已广泛应用于生物医学研究，并为诊断、治疗和预防遗传性疾病提供了新的手段。人类基因组编辑研究涉及对人遗传物质的改变，风险难以预测，不仅关乎人类个体的尊严和福祉，还可能引发一系列伦理、法律和社会问题，对人类社会造成显著而深远的影响。为规范人类基因组编辑研究行为，促进人类基因组编辑研究健康发展，研究制定人类基因组编辑研究伦理指引。敲重点！基因编辑严禁用于生育对生殖细胞、受精卵或人胚进行基因组编辑研究时，严禁将编辑后的生殖细胞、受精卵或人胚用于妊娠及生育。体细胞基因组编辑临床研究的主要目的是治疗或预防疾病。体细胞临床研究应基于基础研究证据，进行必要的动物实验及临床前体外实验以获得开展临床研究所需的安全性、有效性循证。涉及人胚和胎儿体细胞的基因组编辑研究，还须审慎考虑并评估可能造成可遗传变异的风险，尤其是在人胚发育早期阶段，避免可遗传的基因组被编辑的风险。原文如下：人类基因组编辑研究伦理指引1. 目的基因组编辑技术快速发展，目前已广泛应用于生物医学研究，并为诊断、治疗和预防遗传性疾病提供了新的手段。人类基因组编辑研究涉及对人遗传物质的改变，风险难以预测，不仅关乎人类个体的尊严和福祉，还可能引发一系列伦理、法律和社会问题，对人类社会造成显著而深远的影响。为规范人类基因组编辑研究行为，促进人类基因组编辑研究健康发展，研究制定人类基因组编辑研究伦理指引。2. 术语2.1 基因组编辑（genome editing）指对细胞或生物有机体DNA进行特定改变的一种方法。2.2 体细胞（somatic cell）指身体组织中除了精子和卵子及其母细胞之外的细胞。2.3 生殖细胞（germ cell）指精子和卵子，以及在细胞谱系中可产生精子和卵子的细胞。2.4 生殖系基因组编辑（germ-line genome editing）指使生殖细胞、受精卵或胚胎的DNA产生改变的基因组编辑活动。3. 基本原则3.1 增进人类福祉增进人类福祉和促进社会繁荣是人类基因组编辑研究的原动力，也是人类基因组编辑的首要原则。该原则体现了以人为本的理念，从价值判断维度引导和促进人类基因组编辑研究沿着向善的轨道发展。3.2 尊重人开展人类基因组编辑研究活动应尊重人的尊严，保障研究参与者的知情权、隐私权和自主决定权等基本权益。使用人胚（embryo）的研究应基于科学依据并符合伦理要求。3.3 审慎负责开展人类基因组编辑研究必须审慎评估人类基因组编辑技术的使用条件，充分考虑其研究应用的科学价值与社会价值，并重点关注潜在风险，特别是临床研究时，应充分评估拟解决疾病的严重程度与潜在风险，在“行动优先”与“防范优先”两类立场之间寻求恰当的平衡。开展人类基因组编辑研究应坚持科学标准和专业规范，确保高质量的研究设计，有效的风险控制措施，全过程的风险监测，并接受恰当的监管。3.4 公平公正开展人类基因组编辑研究旨在促进科学知识的增长，满足公众尚未被满足的健康需求，促进社会公正和人群健康平等。应公平选择研究参与者，制定科学合理的纳入/排除标准，公平分配研究获益与风险。研究成果应被公平分配，能够惠及包括脆弱人群在内的相关群体。研究成果转化应优先考虑医疗领域新技术的可及性和可负担性，而不应仅由市场决定。3.5 公开透明开展人类基因组编辑研究应公开透明，建立利益相关方和社会公众的合理参与机制。在保护隐私和个人信息前提下，加强信息共享，客观准确公开研究信息和研究成果，减少重复研究，提高研究质量。4. 一般要求4.1 目的合理人类基因组编辑研究应具备重要的科学价值与社会价值。临床研究应仅限于以治疗或预防为目的的医学干预。禁止对研究参与者进行非医疗目的的基因组改变。4.2 保护研究参与者人类基因组编辑研究伴随着难以评估的、长期的甚至不可逆的风险，应确保对研究参与者的安全和基本权益的考量重于对科学知识增长及对未来人类健康获益的考量。4.3 研究资质及条件开展人类基因组编辑的研究人员应恪守科研规范，具备相应的专业能力和水平，经过专门的技能培训和伦理培训。研究团队及相关研究机构应具备满足研究要求的关键技术、研究条件和基础设施等。4.4 知情同意开展人类基因组编辑研究应获得研究参与者明确、有效的知情同意。知情同意书的内容和知情同意的获取过程应规范有效。如果研究过程中发现风险可能增加时，应再次获取研究参与者明示的知情同意。研究参与者为无民事行为能力者，应获得监护人的同意；研究参与者为限制民事行为能力者，应获得监护人的同意，并获得研究参与者的赞同。研究参与者可在任何阶段无条件退出研究。5. 特殊要求5.1 人类基因组编辑的基础研究和临床前研究对生殖细胞、受精卵或人胚进行基因组编辑研究时，严禁将编辑后的生殖细胞、受精卵或人胚用于妊娠及生育。开展涉及体细胞、生殖细胞、受精卵以及体外人胚等基因组编辑研究时，样本来源须合法合规，且应对使用这些样本的必要性和不可替代性予以充分说明，人胚体外培养等的剩余生物材料处理应遵守国际国内公认的伦理准则和技术标准。5.2 人类基因组编辑的临床研究5.2.1 体细胞基因组编辑临床研究体细胞基因组编辑临床研究的主要目的是治疗或预防疾病。体细胞临床研究应基于基础研究证据，进行必要的动物实验及临床前体外实验以获得开展临床研究所需的安全性、有效性循证。体细胞基因组编辑策略的使用，应有恰当的适应证，且必须与其他可替代治疗方法，如小分子疗法、生物制剂治疗、其他基因治疗等方法进行综合比较，对其安全性、有效性、可及性和卫生经济学等因素进行评估，充分论证体细胞基因组编辑临床研究的科学性和合理性。临床研究时，应特别关注是否有引起生殖细胞发生意外改变的证据。涉及人胚和胎儿体细胞的基因组编辑研究，还须审慎考虑并评估可能造成可遗传变异的风险，尤其是在人胚发育早期阶段，避免可遗传的基因组被编辑的风险。5.2.2 生殖系基因组编辑临床研究人类生殖系基因组编辑包括引入自然界存在的变异、产生完全新的可能有益的遗传改变等。由于这些基因改变将可能作为人类基因库的一部分传递给未来世代，因此需要更深入的伦理考量，包括但不限于:（1）编辑错误（脱靶）、编辑不完整的风险；（2）难以预测的有害影响，这些影响可能源自于目的基因组被编辑的过程中，与其他基因和环境的交互作用以及产生新的基因变异等；（3）改变的基因一旦被引入人类，将难以消除，并且不会仅仅保持在某一个社群或国家；（4）对某些群体的永久性基因“增强”，可能会有损人的尊严，加剧社会的不平等；（5）生殖系基因组编辑的临床研究，应特别考虑个体和未来世代存在携带变异基因的可能性；（6）使用生殖系基因组编辑技术对人类演化（evolution）/衍化（derivation）的影响。目前进行任何生殖系基因组编辑的临床研究是不负责任和不被允许的。只有在对获益与风险以及其他可供选择的方案进行充分理解和权衡，安全性和有效性问题得以解决，已获得广泛的社会共识，经严格审慎的评估并在严格监管下，才可考虑开展临床研究。本指引由国家科技伦理委员会医学伦理分委员会研究制定，定期评估，适时修订。 国家科技伦理委员会医学伦理分委员会2024年7月 主要参考文件[1] 《涉及人的生命科学和医学研究伦理审查办法》（2023）[2] 《科技伦理审查办法》（2023）[3] 《关于加强科技伦理治理的意见》（2022）[4] 《中华人民共和国刑法修正案（十一）》（2020）[5] 《中华人民共和国民法典》（2020）[6] 《中华人民共和国生物安全法》（2020）[7] 《中华人民共和国人类遗传资源管理条例》（2019）[8] 《医疗技术临床应用管理办法》（2018）[9] 《生物技术研究开发安全管理办法》（2017）[10] 《人类辅助生殖技术管理办法》（2001）[11] 《基因工程安全管理办法》（1993）[12] Human genome editing: a framework for governance. (WHO, 2021) https://www.who.int/publications/i/item/9789240030060[13] Human genome editing: Science, ethics, and governance. (U.S. National Academy of Sciences, National Academy of Medicine, 2017).https://doi.org/10.17226/24623

美国人类基因组科学公司16日发表声明说，跨国制药企业葛兰素史克已同意将报价提升10%至30亿美元，用于将其收购。 据美国媒体报道，这一交易价格不包括人类基因组科学公司的现金和债务。葛兰素史克将获得人类基因组科学公司的新药和实验性药物的全部权利。葛兰素史克表示，这项交易将提高其2013年的核心利润，而且预计到2015年，至少能节省开支两亿美元。

随着三代测序技术（TGS，也即单分子测序技术）的发展，基于大量细胞的三代基因组测序数据被广泛应用于各种复杂大型基因组的组装，由于其读长相比于二代测序（NGS）技术有数百倍的增加，因此基因组中重复序列区域以及染色体重排等复杂结构变异区域都能被更好地组装出来。对于人类基因组的组装研究，端粒到端粒（T2T）联盟在2022年3月，使用纯合二倍体细胞系CHM13率先发布了首个完整的端粒到端粒的人类基因组参考序列CHM13v1.1。2022年3月，人类泛基因组联盟（HPRC）在预印本平台bioRxiv上发布了首个高质量人类杂合二倍体细胞系HG002的单倍型组装结果。目前，高质量的基因组组装通常依赖于大量细胞混合样本的三代测序数据，需要大量的基因组DNA（通常需要从数百万个细胞中提取几十微克基因组DNA），然而在基因组组装的实际应用中常常要面对两个困难：1、细胞群体中存在遗传异质性。基于大量细胞三代测序数据的基因组组装需要确保测序的样本中每个细胞的遗传背景高度一致，否则组装结果将很难区分同一个细胞内的不同单倍型基因组之间的差异和不同细胞亚群之间的基因组差异。只有降低或者消除细胞间的遗传异质性才能确保单倍型组装的准确性。但是，在人体正常组织样本中也常常广泛存在体细胞拷贝数变异（CNA）。与此同时，正常的人类细胞也会不断积累突变，同一块人体组织常常是由很多包含不同突变的细胞克隆组成。在癌症研究中，同一个肿瘤样本中不同癌细胞亚克隆之间的基因组异质性就更为明显。2、细胞数量稀少。在很多情况下，很难获取上百万个细胞以提取大量（几微克）基因组DNA。例如，在早期胚胎发育研究、司法检验、特别是在癌症基因组研究中（如循环肿瘤细胞、肿瘤活检样本、脑脊液中的肿瘤细胞、以及腹水中的肿瘤细胞等），能够获取的细胞数量常常很稀少，而且这些细胞很难在体外培养和扩增；即使偶尔可以培养扩增，也不能保证在体外培养扩增过程中其基因组不会进一步产生新的遗传变异。基于二代测序（NGS）平台的单细胞基因测序技术被广泛应用于微生物等简单小型基因组的组装。许多种类的细菌无法在实验室中培养，单细胞基因组测序可以与宏基因组学方法结合起来完成微生物的基因组组装。由于人类基因组结构、大小、以及复杂程度远超细菌等微生物，单纯使用基于二代测序平台的大量细胞基因组测序数据也无法组装出高质量的人类基因组参考序列（NG50很难达到Mb（百万碱基对）级别），那么使用少量DNA甚至单细胞基因组测序数据组装人类基因组则更具挑战性，它不仅需要基于三代测序平台的单细胞基因组长读长测序技术的支持，还需要合适的组装软件以及良好的生物信息学分析策略。2022年7月12日，北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）汤富酬课题组在Nucleic Acids Research发表了题为De novo assembly of human genome at single-cell levels的研究论文。该研究使用优化的SMOOTH-seq单细胞基因组三代测序技术，基于Pacific Biosciences（PacBio）HiFi和Oxford Nanopore Technologies（ONT）两种三代测序平台首次在单细胞水平上完成了Mb级连续性的人类基因组组装，并使用多种评价指标，充分探索了不同测序策略和组装工具对基因组组装结果的影响。1、全面优化了SMOOTH-seq单细胞基因组三代测序技术，使其同时适用于PacBio和ONT两种主流单分子测序平台。此前的SMOOTH-seq技术只适用于PacBio单分子测序平台，使用场景有较大的局限性。优化后的SMOOTH-seq技术既可以用于PacBio单分子测序平台，也可以用于ONT单分子测序平台，使用场景更加灵活，可以兼顾测序数据准确性和测序成本。2、使用hifiasm，Hicanu，wtdbg2等主流组装工具和95个单细胞的三代基因组测序数据（Pacbio HiFi平台），对人类慢性粒细胞性白血病（CML）细胞系K562进行了高质量基因组组装。组装出的主要叠连群（primary contig）的NG50（可覆盖50%的已知基因组区域的最短叠连群的长度）可达2.11Mb，也就是说在这个组装出的参考序列中，人类基因组中一半（15亿碱基对）以上的区域都被至少2.11Mb以上的叠连群覆盖了。最长叠连群可达14.12Mb，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例接近95%，且大部分组织相容性复合体（MHC）位点（基因组上的一个有代表性的复杂区域，全长约6Mb）被成功组装出来（如图1所示）。图1. 95个K562细胞的基因组组装结果（Pacbio HiFi）3、使用hifiasm，Hicanu，wtdbg2等主流组装工具和人类正常二倍体细胞系HG002的157个单细胞的基因组三代测序数据（Pacbio HiFi平台）对人类基因组进行了高质量组装。组装出的主要叠连群（primary contig）的NG50可达0.65Mb，最长的叠连群可达6.82Mb，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例接近91%。在使用此数据进行HG002的单倍型组装的过程中该研究发现经过指数扩增的基因组数据的k-mer分布会发生偏移，因此使用有双亲二代测序数据作为辅助的Trio-binning模式进行基因组单倍型组装结果更为准确。因此该研究分别使用Trio hifiasm和Trio Hicanu两种组织工具进行单倍型组装，得到的亲本叠连群的NG50可达0.3Mb左右，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例均超过84%。通过比较HG002亲本六种经典人类白细胞抗原（HLA）位点的组装分型结果，Trio Hicanu能够正确组装出HLA区域的两个亲本的大部分基因位点（如图2所示）。图2. 157个HG002细胞的基因组组装结果（Pacbio HiFi）4、使用Flye，Necat，wtdbg2等主流组装工具和人类正常二倍体细胞系HG002的192个单细胞的三代基因组测序数据（ONT平台，低测序深度）对人类基因组进行高质量组装。研究发现，不同的组装工具对最终组装结果有很大影响，Flye展现出更为适合单细胞ONT三代测序数据的特性，组装出的叠连群的NG50可达1.38Mb，最长叠连群可达11.42Mb，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例超过93%，多项指标都远超另外两个组装工具。同时组装结果能够补齐39个hg38版本的人类参考基因组中未组装出的缺口（gap）区域，其中14个区域在hg38中注释的长度超过50Kb（如图3所示）。图3. 192个HG002细胞以及30个HG002细胞的基因组组装结果（ONT）5、使用Flye，wtdbg2等组装工具和人类正常二倍体细胞系HG002的30个单细胞的三代基因组测序数据（ONT平台，高测序深度）对人类基因组进行高质量组装。为了探究仅使用极少量单细胞的基因组测序数据进行人类基因组组装的极限情况，该研究分别使用1个、10个、20个和30个单细胞尝试进行人类基因组组装，发现仅需要高测序深度的30个单细胞的基因组测序数据（平均基因组覆盖度~41.7%）就能完成叠连群 NG50高达1.34Mb连续性的组装。同时组装结果能够补齐38个hg38版本的人类参考基因组未组装出的gap区域，其中15个区域在hg38注释的长度超过50Kb（如图4所示）。图4. 30个基因组高覆盖度HG002细胞的基因组组装结果（ONT）6、通过对K562细胞系基因组的从头组装，该研究相比于使用原始单细胞基因组三代测序数据能更精准地鉴定出更多的基因组插入事件和复杂结构变异事件。对于K562这样的白血病细胞系，基因组从头组装之后是否能更好地鉴定出基因组结构变异（SV）事件是癌症研究中的重要问题。该研究分别使用hifiasm和Hicanu组装出的主要（primary）叠连群和替代（alternate） 叠连群来进行结构变异鉴定。发现组装后的叠连群比起原始单细胞数据直接比对能更准确地鉴定出基因组插入事件，召回率达到70%以上，精确度达到90%以上。同时，K562中的三对经典融合基因：CDC25A-GRID1、BCR-ABL1和NUP214-XKR3都能被精准地鉴定出来，而CDC25A-GRID1融合在原始单细胞基因组数据直接比对到参考基因组时是无法被发现的 (如图5所示) 。为了进一步验证基因组从头组装后找到的结构变异事件的准确性，该研究挑选了20个（14个插入事件，6个缺失事件）在组装后的叠连群中被鉴定到、但是在单细胞基因组原始测序数据直接比对到参考基因组时没有被鉴定出来的结构变异事件进行了PCR验证，准确率高达80%，证明了组装后的叠连群对结构变异事件的鉴定是精准可靠的（如图6所示）。图5. 组装后叠连群（contig）中结构变异事件检测的准确性 图6. PCR验证基因组结构变异事件的结果综上，为了解决基因组从头组装在实际应用中遇到的细胞遗传异质性和细胞稀缺性的问题，该研究使用优化的SMOOTH-seq技术在两种不同的主流三代测序平台上，采用不同的测序策略（高通量、低深度测序策略（multi-cells with low sequencing depth）和低通量、高深度测序策略（few-cells with high sequencing depth）），使用多种不同组装软件（hifiasm，Hicanu，wtdbg2, Flye，Necat等）、多个评价指标、以及不同组装策略，探讨了利用单细胞测序数据从头组装人类基因组的可行性，并确定了影响组装结果的主要因素，将基因组组装的分辨率提高到单细胞水平（少至30个单细胞）。未来随着单细胞测序技术和基因组组装策略的进一步发展，最终必将实现只用一个单细胞的测序数据就能组装出Mb级连续性的人类参考基因组的梦想。北京大学生命科学学院博士生谢昊伶以及北京大学前沿交叉学科研究院博士生李文为该论文的并列第一作者。北京大学生物医学前沿创新中心汤富酬教授为该论文的通讯作者。该研究项目得到了北大-清华生命科学联合中心、国家自然科学基金委、北京市科技委和北京未来基因诊断高精尖创新中心的支持。论文链接：https://doi.org/10.1093/nar/gkac586汤富酬研究员简介：汤富酬，博士，北京大学BIOPIC/ICG研究员，国家“优青”(2013)、“杰青”(2016）。1998年本科毕业于北京大学，2003年在北大获得细胞生物学博士学位，2004-2010年间在英国剑桥大学Gurdon研究所从事博士后研究， 2010年回到北京大学组建实验室，主要从事人类早期胚胎发育的单细胞功能基因组学研究。在国际上率先系统发展了单细胞功能基因组学研究体系，并利用一系列技术体系对人类早期胚胎发育进行了深入、系统的研究，揭示了人类早期胚胎DNA去甲基化过程的异质性以及其他表观遗传学关键特征，发现了人类早期胚胎中基因表达网络的重要表观遗传学调控机理，为人们提供了一个全面分析人类早期胚胎表观遗传调控网络的研究框架，加深了对人类原始生殖细胞的发育以及表观遗传重编程过程的认识。

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

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

p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 《自然-生物技术》日前在线发表一篇论文，介绍了一种纳米孔装置。该装置仅有一个口袋大小，却可以测序和从头组装人类基因组。该研究报告了迄今为止最连续的人类基因组组装且仅使用了单一测序技术。 /p p 　　理解和解读人类基因组是现代医学的基石，人们一直希望可以尽可能多地测序基因组。此前，受速度、成本和测序系统有限等多种因素影响，这项工作令人望而生畏。虽然测序技术已有所改进，但要快速、低成本地组装人类基因组并保证高准确度和完整性，依然颇具挑战。 /p p /p p 　　为此，英国诺丁汉大学研究人员采用了一种便携式生物纳米孔测序仪，对人类GM12878细胞系基因组进行测序和组装，生成了91.2Gb的序列数据。利用这一方法，单个读长可长达882kb，使研究者能够分析过去利用最先进的测序方法也分析不了的人类基因组区域。填补了相关空缺，并提高其准确性。 /p p 　　据悉，“读长”指的是测序反应所能测得序列的长度，如果DNA序列长度高于“读长”，那么必须把DNA序列分割成长度在“读长”以内短序列才能测序。较长的“读长”，体现了测序技术的优势。 /p

p 　　第二届将于2018年11月27-29日在香港举办。该峰会会期预计三天，由香港科学院、英国伦敦皇家学会、美国国家科学院和美国国家医学院联合举办。第一届国际人类基因组编辑峰会曾于2015年在华盛顿特区举办。 /p p 　　近年来，基因编辑技术发展迅速，CRISPR等功能强大的编辑工具因为精确、简便等特性获得了爆发性的应用。但具体到人类基因组编辑，在应用伦理和技术管理等方面的诸多问题仍未得到完美解答。其中涉及到可遗传的基因编辑，以及治疗目的以外的基因编辑应用，更引起社会广泛忧虑。 /p p 　　第二届峰会将广泛召集基因编辑技术相关的各界人士，包括研究人员、伦理学家、决策部门、患者团体以及全球科学组织的代表等，继续推动相关的广泛讨论。 /p p 　　参与者将重点关注以下问题：一、自2015年首届峰会以来取得的科学进展 二、基因编辑应用于不可遗传的疾病治疗的进展 三、对生殖细胞基因编辑的科研状况及临床应用潜力 四、2015年首届峰会确定的技术挑战最新情况 五、制定国际监管框架的规划和前景 六、人类基因组编辑应用的可能伦理和社会问题 七、基因编辑话题的公众参与。 /p

p 　　非盈利联盟GenomeAsia 100K最近宣布了一项计划，测序10万亚洲人的基因组，希望能加速精准医疗在亚洲人群中的应用。该计划除测序外也将利用大数据分析和数据科学及人工智能的研究进展。至少12个南亚国家，7个北亚和东亚国家将参与其中。 /p p & nbsp ??第一阶段，该计划将主要为亚洲所有主要种族分布构建参考基因组，这代表着向理解亚洲地区的人口历史和子结构迈出了一大步。10万人基因组测序的结果将与微生物组、临床和表型信息进行配对，以便在本地血缘的背景下对患病人群和健康个人进行更深入的分析。 /p p 　　近期，对亚洲种族基因组多样性的研究，使得理解亚洲人群的疾病生物学成为可能。此外，南亚、北亚和东亚独特的遗传学多样性也为理解若干罕见和遗传疾病，及慢性疾病如癌症、糖尿病和心血管疾病，提供了临床资源。 /p p 　　新加坡南洋理工大学教授Stephan Schuster将作为科学主席，首尔国立大学基因组医学研究所主任、千年基因的Seo Jeong-Sun教授作为联盟的共同科学主席(北亚和东亚)，Emerge Ventures公司CEO Mahesh Pratapneni担任执行主席。 /p p 　　Schuster说：“测序、计算和移动访问的进展促使我们开始研究亚洲人群”。Seo表示：“我们在韩国参考基因组构建和对东北亚人群遗传学研究的经验，可保证该计划的成功”。南洋理工大学校长Bertil Andersson教授认为，对亚洲人群基因组深入的理解可导致未来更好地医疗服务，“人类基因组在影响我们的疾病如癌症、糖尿病和心血管疾病中发挥着重要作用。 /p p 　　目前几乎所有的个人基因组计划的研究对象都是西方人群，该项计划对亚洲人基因结构的研究将最终使亚洲人群受益”。该联盟目前正积极寻求更多的创始成员和科学合作者。 /p

2014年8月1日，英国欲成为癌症和罕见病遗传研究的全球领先者，这些研究将改变疾病的诊断和治疗方式。而这一切要归功于一项超过3亿英镑的组合投资，首相将会在今天宣布这一消息。 　　该项目将历时四年，科学家将开展创新研究来解码10万个人类基因组，如病患个人DNA密码。由于该项目规模为世界之最，所以具有里程碑意义。同时，该项目也得到了首相的承诺，以此来确保NHS以及英国的研究和生命科学领域处于全球现代医学发展的前沿。 　　测序一个癌症患者或某种罕见病患者的基因组将帮助科学家和医生了解疾病如何发展。这个项目有望以更新的和更好的检测方式、用药和治疗方式来改变医疗保健的未来。预计它将为数千个受到罕见遗传病和癌症影响的家庭提供救命稻草。 　　首相已经承诺，英国将在2017年前测序10万个人基因组。 　　如今，随着世界领先的研究机构携手及新组合投资的协助下，10万人基因组计划(100,000 Genomes Project)已进入里程碑阶段。 　　首相今天为Genomics England和Illumina公司之间新的伙伴关系揭幕，Illumina将提供基础设施和专业技术，让该计划成为现实。作为此计划中的一部分，Illumina的全基因组测序服务获得一项价值为7800万英镑的交易。反过来，Illumina将在未来四年向英国投资1.62亿英镑，在基因组测序领域创造新的认识和就业机会。这项投资不仅能帮助生命科学行业蓬勃发展，还有望为富有才华的英国科学家创造引领世界的机会。经过技术的铺垫，最终将让所有NHS患者受益于这项令人兴奋的新技术。 　　这项研究将NHS推向科学探索的最前沿。这也与首相的愿景一致，即NHS成为世界上首个提供基因组医学服务的主流医疗服务机构，并且这种基因组医学服务将作为其日常护理一部分。 　　英国首相戴维· 卡梅伦谈道：&ldquo 这项协议将让英国在未来几年内在遗传研究领域引领世界。我决心尽我所能来支持医疗和科学界来开启DNA之门，将重要的科学突破转化为为患者带来更好的检测方式、更好的药物，及更好治疗方式。&rdquo 　　&ldquo 随着我们的计划成为现实，我相信我们将能够改变NHS以及世界各地的严重疾病的诊断和治疗方式，同时支持我们最优秀的科学家和生命科学企业，发现下一个灵药或突破性技术。&rdquo 　　威康信托基金会(Wellcome Trust)已经在基因组研究上投入了超过10亿英镑，并同意斥资2700万英镑建立一个世界级的测序中心，这个测序中心位于剑桥附近的基因组科学园内。它将毗邻国际知名的Sanger研究院，容纳Genomics England的运营。 　　这项协议将使得Genomics England成为世界上最具活力的基因组科学与技术中心，并奠定了其核心的地位，让科学家与同一地点的Sanger研究院、欧洲生物信息学研究所和生物技术公司内的世界一流研究人员合作。 　　英国医学研究委员会(Medical ResearchCouncil)也拨发2400万英镑，协助提供计算能力，以确保参与者的数据被正确地分析、解释，并让医生和研究人员安全地获取。 　　英格兰NHS已经开启了第一批NHS基因组医学中心筛选流程。成功入选的中心将通过邀请癌症和罕见病患者参与基因组测序来协助及推进这个宏伟的项目。英格兰NHS已经同意承担此项目过程中的2000万英镑费用。 　　现金注入 &ndash 及新的伙伴关系 &ndash 将意味着10万人基因组计划能够实现卓越发展。预计约有4万名NHS患者将直接受益于这些研究。最终，这项工作将为基于基因组学的医学铺平道路，并且这种基于基因组的医学方法也将成为整个NHS日常工作中的一部分。 　　参与此项目将基于知情人同意，而个人数据也通过GenomicsEngland的安全数据服务被严格保护。 　　生命科学部部长George Freeman谈道：&ldquo Genomics England与Illumina之间突破性的伙伴关系印证了英国作为遗传医学领域的全球领先者的地位。此项目将帮助我们以前所未有速度，大规模绘制基因组图，并将在未来为癌症和罕见病患者带来更好的治疗方案。&rdquo 　　&ldquo 此项目对于本国的经济和生命科学发展也是至关重要的 &ndash 包括在剑桥及其他地区创造更有价值的工作岗位。&rdquo 　　Genomics England行政主席，John Chisholm爵士谈道：&ldquo 这是个真正的里程碑，这个雄心勃勃的项目将我们一直最求的目标转化为现实，这是个世界领先的项目，能够为当前及今后的患者带来巨大的好处。&rdquo 　　Illumina CEO Jay Flatley谈道：&ldquo 这对英国而言是一个重大的日子，它扩展了医学科学的边界，并创造了第一个全面的国家基因组医疗保健计划。&rdquo 　　&ldquo 当Genomics England希望在医疗保健的实施方式上实行重大改变时，Illumina决心与他们合作。此项目印证了英国作为全球实行基因组技术领先者的地位，并为患者、NHS以及英国经济创造了一笔不朽的遗产。&rdquo 　　Wellcome Trust主任Jeremy Farrar谈道：&ldquo 了解人类的遗传密码不仅是未来医学的根本。它也是当今医学的重要组成部分。对于罕见的先天疾病、癌症和传染病，基因组见解正在改变诊断和治疗。&rdquo 　　&ldquo Wellcome Trust已经在基因组研究中投入了超过10亿英镑来加强这种认识，包括对人类基因组计划的重要贡献、Sanger研究院世界领先的科学研究，以及在全球健康、医学伦理和公众参与中的关键工作。Genomics England将在依赖患者知情同意的伦理框架内，进一步利用这些医学进展的知识来帮助患者，因此支持其工作是理所当然的下一步。我们很自豪在我们辛克斯顿基因组科学园内Sanger中心旁边建立测序中心，并资助那些利用其数据来研究疾病的研究人员。&rdquo 　　NHS England董事长Simon Stevens谈道：&ldquo NHS如今立志成为世界上高水平医疗服务机构之一，开发创新的基因组检测和患者治疗方案，从来自于人类抗生素、疫苗、现代护理、髋关节置换手术、体外受精、CT扫描仪建立长期跟踪记录数据中，从外周血到已有DNA水平寻求突破性发现。&rdquo 　　&ldquo NHS的相对优势在于发现新的基因组信息对患者的好处，这种变革依靠来自我们独特庞大且多样化的群体组合，跨越医疗体系的多年数据的积累，世界一流的医学和科学，以及NHS资助体系，它实现了上游投资保障和运营新模式的畅通，种种特点都可以从革命性的10万人基因组计划所看到。&rdquo 　　背景 　　罕见病并不常见，但目前有5000-8000种已知的遗传性疾病。大约300万人受其影响，其中一半是儿童。人类基因组计划在90年代初期开展，耗时13年和超过20亿英镑完成第一个人类全基因组测序。但如今随着技术的进步，测序人类基因组的速度和成本在大幅下降。 　　我们对如何利用这一信息的认识也在不断提高。我们仍然有很多东西需要学习，但这些进步已在主流医疗保健内开辟了基因组医学的潜在用途。 　　Genomics England完全归英国卫生部所有。它的成立是为了实现10万人基因组计划。这一革命性的项目将在2017年前测序10万名NHS患者的全基因组。 　　Genomics England有4个主要目标： 　　· 造福患者 　　· 基于许可建立一个道德和透明的程序 　　· 实现新的科学发现和医疗见解 　　· 启动英国基因组学行业的发展。此项目重点关注罕见病患者及其家人，以及常见癌症的患者。此项目目前正处于试验阶段，主体项目在2015年开始。

我国在基因研究方面的新突破日前由复旦大学西安交通大学等国内26个科研单位联合开展研究绘制出了基于36个族群的中国人泛基因族参考图谱。相关成果于北京时间6月14日23点在国际权威学术期刊Nature发表，这也是我国科学家首次自主进行本国人群全景图谱式泛基因组研究所取得的第一个重大成果。基因研究是当代生物学领域的重要方向。人类的基因组包含了3万个以上基因在内的30多亿碱基对，其纷繁复杂的作用关系我们目前还知之甚少。从上个世纪末开始科学家联合开展人类基因组研究，但鉴于当时的技术条件只能依据极少个体绘制出一种简单化基因组草图。复旦大学教授 徐书华随着科学进步，泛基因组研究目前成为生命科学的新方向，相比过去片段化、单一维度的局限，它相当于要绘制一幅包含人类全部遗传信息的全景式多维度图谱。我国科学家组团公关力争使中国在这一前沿领域不再落后于人。这次独立进行的本土人群泛基因组参考图谱绘制科研进度基本与国外持平，有利于建立自主可控的人类基因组资源培养自己的核心技术力量。在第一期参考图谱绘制中，我国科学家通过引入新技术新算法选取有代表性和覆盖性的样本，在原有人类基因组的基础上新获取了1.9亿个简基对新序列，包含近600万个变异。对于探究中国人群基因组核心特征具有重大意义。据介绍这项研究有助于更加清晰地揭示中华民族的历史发展脉络，对于华夏文明探源族群遗传演进等研究都有重要价值。而进一步掌握本国人群的遗传密码，则在发展精准医学和前沿生物技术保障人民健康维护国家安全等各个方面都有着基础作用和远景意义。

中国科学家31日在青岛宣布，他们绘制完成了牡蛎全基因组序列图谱，这是中国首次发布海洋生物的全基因组序列，也是世界上首张贝类全基因组序列图谱。 　　牡蛎全基因组序列图谱项目首席科学家张国范介绍说，根据绘制成功的牡蛎基因组序列图谱，发现牡蛎基因组由8亿个碱基对组成，大约包含2万个基因，基因组数据支持了海洋低等生物具有高度遗传多样性的结论。 　　据张国范介绍，牡蛎全基因组序列的完成对牡蛎养殖和减少牡蛎所带来的海洋生物污损具有重要应用价值，而且也标志着基于短序列的高杂合基因组拼接和组装技术获得重大突破。 　　牡蛎隶属软体动物门，共100余种，除极地地区的各大洲沿海均有分布，是目前人类世界上产量最大的海水养殖品种，年产值达到35亿美元，中国牡蛎年产量超过海水养殖产量的四分之一。 　　山东省科技厅副厅长李乃胜说，牡蛎全基因组序列图谱的绘制完成，使科研工作者可以在分子水平对生物的目标性状进行预先设计，有效解决常规育种方式中周期长和准确性低的问题，具有里程碑式的意义。同时，随着牡蛎基因组数据的深入挖掘，有可能改变牡蛎生活习性，使其更好地为人类所利用。 　　牡蛎全基因组序列图谱的完成也为研制和生产新材料奠定了基础。科研人员介绍说，牡蛎附着在礁石或者船舶上时的粘度很大，可能是世界上粘度最大的胶体，在牡蛎基因组中找到相关基因后，就可制成粘度很强的新材料。 　　基因组测序项目科技合作伙伴深圳华大基因研究院总监倪培相说，牡蛎全基因组序列图谱的完成也为高杂合物种的基因组测序奠定了基础。 　　张国范说，牡蛎全基因组序列图的绘制完成还可解答一系列科学之谜。&ldquo 例如，为何牡蛎具有极强的繁殖能力，但是绝大部分后代却都在出生后不久就死亡?这可从基因图中找到答案。&rdquo 他说。 　　牡蛎全基因组序列图谱绘制由中国科学院海洋研究所研究员张国范和美国新泽西州立大学教授郭希明于2008年5月发起，并成立了牡蛎基因组计划，历时两年，于今年7月底完成了绘制工作。 　　基因组是生物所携带遗传信息的总和，包括单倍体细胞核、细胞器或病毒粒子所包含的全部DNA分子或RNA分子。 　　人类基因组序列草图于2000年6月完成，发现人类基因由30亿个碱基对组成。从2000年至2009年，完成全基因组测序的物种从42个上升至1100个，每年平均增加118个。 　　目前，中国已完成了水稻、家蚕和家鸡等重要经济种类物种和大熊猫及藏羚羊等濒危物种的基因组测序。

p style=" text-align: center " img title=" 001.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/4ff2dbe1-e196-45d3-8e15-c70b870d0740.jpg" / /p p 　　科学家们希望通过绘制中国人精细基因组图谱，来研究疾病健康和基因遗传的关系。 /p p 　　此次启动的“中国十万人基因组计划”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 　　基因是DNA上有遗传效应的片断，人类的生、老、病、死等都与基因有关。而基因组和基因是整体与部分的关系，人类基因约有25000个，基因组研究的目的就是要把人体内这25000个基因的密码解开，从而破译人类的遗传信息。此次基因组计划，就是要绘制我们民族的基因图谱。 /p p 　　项目首席科学家 王亚东教授：主要目标是研究中国人从健康到疾病是怎么转化的，为中国的医学研究或者是临床诊断、治疗疾病提供参考。 /p p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 352" title=" 002.png" style=" width: 500px height: 352px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/779230ba-5597-4007-94f3-8ae2367a7247.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　中科院院士 国家人类基因组南方研究中心主任赵国屏：那么这一点做下来以后，实际上是为我们中国人，包括汉族和各个少数民族在内，今后做中国人的疾病健康相关的遗传背景的认识，会有极大的好处。 /p p 　　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 /p

12月16日，Singular Genomics Systems, Inc.（纳斯达克股票代码：OMIC），一家利用新型下一代测序 (NGS) 和多组学技术为研究人员和临床医生赋能的公司，宣布推出全球最强大的台式测序仪 G4。NGS 平台具有新颖的高性能化学和先进的工程技术，可为包括肿瘤学和免疫学研究在内的一系列应用提供准确性、灵活性、速度和功能。据悉，G4 仪器和耗材套件的订单现已开始接受，预计将于 2022 年第二季度开始发货。“过去二十年开发的基因组工具和技术极大地提高了我们对生物学、先进临床诊断的理解，并促进了新疗法的开发。然而，真正的限制仍然存在，例如运行时间长、劳动密集型协议、缺乏运行灵活性和高成本，”Singular Genomics 董事长兼首席执行官 Drew Spaventa 说。“我们听取了测序社区的意见，并开发了一个测序平台，为广大客户解决真正的痛点。G4 提供市场上无与伦比的速度、功能、多功能性和灵活性的组合，可无缝集成到任何现有的实验室生态系统中，为研究人员和临床医生提供真正的即插即用解决方案。”G4 测序平台G4 由台式 NGS 仪器和相关耗材组成，由新型测序引擎提供支持，可提供以下功能：准确度：专有的 4 色边合成边测序 (SBS) 化学，使用新型酶和核苷酸共同提供高度准确的配对读取测序。灵活性：G4 能够在四个流动槽中独立运行多达 16 个样品或样品池，降低了样品池要求并提供并行运行多个实验的灵活性。速度：创新的高分辨率成像、快速流体学和新颖的高速化学协同工作，将运行时间从几天缩短到几小时。功能强大：G4 每小时的数据输出量是任何其他台式仪器的三倍，可在短短 16-19 小时内对多达四个人类基因组进行测序。Singular Genomics 首席科学官 Eli Glezer 博士说：“G4 汇集了化学、分子生物学和工程方面的创新，以提供精确度、速度和多功能性。我们相信这个新平台将扩大和加速 DNA 测序在广泛应用中的使用，例如识别癌症相关基因突变、深度测序以检测循环无细胞 DNA 中的最小残留疾病、分析免疫系统、分析单细胞 RNA 转录，并快速测序外显子组和全基因组。”耗材套件G4 仪器将支持两种簇密度：F2 和 F3 流通池。F2 耗材套件将在发布时提供，F3 耗材套件将于 2022 年末提供。每个耗材套件都提供多种循环配置以实现应用灵活性，并且可以购买一个和四个流通池的数量。关键性能规格包括以下内容：通量：每次运行 15-400 GB 数据TAT：6-19 小时的运行时间准确度：所有套件的准确度为 99.6-99.9%关于 Singular Genomics Systems, Inc.Singular Genomics 是一家生命科学技术公司，它利用新型的下一代测序 (NGS) 和多组学技术来构建能够为研究人员和临床医生提供支持的产品。公司的使命是加速基因组学以促进科学和医学的进步。我们的 Singular Sequencing Engine 是基础平台技术，构成了正在开发的产品以及核心产品原则：准确性、速度、灵活性和规模。目前正在开发两种集成解决方案，专门针对这些核心产品原则最重要的应用程序而构建。第一个集成解决方案 G4 是针对 NGS 市场的。公司正在开发的第二个集成解决方案 PX 集成解决方案结合了单细胞分析、空间分析、基因组学和蛋白质组学在一个集成仪器中，以提供多功能的多组学解决方案。G4 和 PX 集成解决方案均由仪器和相关的耗材套件菜单组成。

10月11日，深圳华大基因研究院宣布，大熊猫&ldquo 晶晶&rdquo 基因组框架图绘制完成，大熊猫基因组与狗的基因组最接近。这是我国科学家继完成第一个黄种人基因组后又一生命科学里程碑式的贡献，对其在分子水平上的保护具有重要意义。 　　自今年3月初启动至今，该项目的科研合作团队已经完成了大熊猫&ldquo 晶晶&rdquo 基因组框架图的测序工作。其染色体21对，基因组与人的大小相似，约为30亿个碱基对，包含2&mdash 3万个基因；在已经进行全基因组测序的物种中，大熊猫基因组与狗的基因组最接近；数据分析结果同时还进一步支持了大多数科学家所持的&ldquo 大熊猫是熊科的一个亚种&rdquo 这种观点，证明了熊科内部各类群的分类情况。该研究成果填补了大熊猫基因组及分子生物学研究的空白，将从基因组学的层面上为大熊猫这种濒危物种的保护、疾病的监控及其人工繁殖提供了科学依据，并为保护我国其它一级保护动物提供范例。 　　自1999年正式加入&ldquo 国际人类基因组计划&rdquo 以来，华大基因的研究团队一直致力于重要动植物基因组图谱的绘制，曾成功完成了水稻、家蚕、家鸡、家猪等重要基因组计划，在基因组学研究领域一直跻身国际前列。大熊猫基因组只是深圳华大基因研究院&ldquo 生命之树&rdquo 计划的启动项目。该计划将对动物、植物、微生物三个生命学领域的所有具有经济、社会、科学价值的主要物种进行基因组序列的解读与分析。

哺乳动物的大脑各不相同，脑细胞数量也有差别：人约有1千亿个脑神经细胞，狗约有5.3亿个，而小鼠约有7千万个… … 那么，单个脑细胞的基因长什么样？它们的形状和功能之间又有何关联？1月22日，一项刊发在《细胞》上的研究带来了超过3000个哺乳动物脑细胞的转录组图集和三维基因组图集。根据这些数据，研究者可为神经发育及相关疾病的诊疗提供帮助。该研究由北京大学生物医学前沿创新中心主任谢晓亮带领团队完成。大脑细胞里关键基因的高清三维结构。左侧为来自父亲的基因，右侧为来自母亲的基因。（图片来源：《细胞》）结构决定功能人类对生命的探索不止不休。1953年，世界首个DNA模型问世，双螺旋结构深入人心。2001年，人类基因组工作草图问世，人类遗传密码的破译程度前所未有。在基因组学成为生物学一大子领域的今天，科学家对“结构决定功能”这句话的理解愈发深刻：不止是基因组序列，DNA分子本身的三维结构对单个细胞的功能也有重要影响。每个细胞的基因组结构都不尽相同。得益于不断更新的技术手段，科学家已经能构建出哺乳动物单细胞基因组的三维结构——这项2018年发表在《科学》上的研究，作者之一正是谢晓亮。该成果的发表得益于一系列技术，其中一项新技术——单细胞染色质构象捕获技术（diploid chromatin conformation capture，Dip-C）起到了关键作用。在当时，谢晓亮团队的博士后成员谭隆志参与了相关技术的开发工作。本次发表在《细胞》上的新成果，就是凭借Dip-C等技术获得的。“过去的技术无法测量单细胞的三维基因组结构，此前也没有哺乳动物大脑产后发育的单细胞数据”，论文第一作者、斯坦福大学生物工程系博士后谭隆志告诉《中国科学报》。大脑皮层单个神经细胞的结构图，分辨率20kb。（图片来源：谢晓亮课题组）不断精进的单细胞测序技术全职加入北大前，谢晓亮曾在美国哈佛大学从事单分子生物研究多年。2012年，谢晓亮课题组推出的单细胞全基因组均匀扩增的新方法—多重退火循环扩增法（MALBAC），大幅提高了单细胞测序的通量和精准度。“MALBAC是一项非常独特、创新的单细胞测序技术”，谭隆志表示，该技术从设计层面入手，注重提升扩增均一性，能够灵敏、准确地测量单细胞中含量极少的DNA和RNA。这之后，该课题组一直致力于开发高精度的单细胞测序方法。2017年，谢晓亮和同组的陈崇毅、邢栋、谭隆志、李恒等人采用RNA而非DNA拷贝来扩增基因组，推出的单细胞基因组线性扩增（linear amplification via transposon insertion，LIANTI）进一步提升测序的均一性和准确性。从生物体角度来看，人类、相当一部分高等动物都是二倍体。但基因组学诞生后的很长一段时间里，单个二倍体细胞的结构测量无法实现。2018年，为了将研究范围从单倍体拓展到二倍体，课题组开发了Dip-C技术。人类的46条染色体平分为2套，套内的23条染色体分别来源于父母，这之中的序列相似度高达99.9%，差异非常细微，但通过Dip-C技术，研究者可以对两套染色体进行区分。“迄今为止，Dip-C仍然是测量单个二倍体细胞高分辨率3D全基因组结构的唯一方法。”谭隆志表示。随着测序技术的不断精进，相关的研究发现也越来越多。比如作为细胞“大脑”的细胞核，其内部的染色质在细胞特异性基因表达中发挥着重要作用——视觉和嗅觉都与高度专门化的功能神经元密切相关，而这些神经元的基因组有着独特的三维结构，很可能决定着相应的功能。本次新发表的研究中，谢晓亮等人用到了MALBAC技术的升级版：MALBAC-DT（数字转录组学）。进一步提高灵敏度和准确度后，课题组首次得到了哺乳动物大脑在产后发育过程中的单细胞转录组图谱，具体数量为3517个。而借助Dip-C方法，他们完成了3646个三维基因组结构图集。根据这些数据，他们又得到不少有趣的发现。向理解脑内神经发育更进一步根据转录组图谱的数据，课题组发现小鼠出生后，大量基因被动态表达，从而形成初生、成年两个基因表达模组。“这说明初生与成年大脑在基因表达上有巨大差异、并可能影响大脑认知功能的形成。”谭隆志表示。而将三维基因组图集和转录组图集结合起来看，谭隆志等人发现小鼠出生后一个月内，其大脑在三维结构和转录组层面都有变动，这意味着大脑的确在分子层面发生了转化。“这一转化恰好发生在大脑开始接收外界感官刺激的时期，即小鼠出生后第一个月。”谭隆志说。那么，这些这些分子层面的变化是由外界感官刺激引起的吗？针对这一问题，课题组从视觉研究入手，将出生的小鼠饲养于黑暗环境中，避免其受到视觉刺激。但他们发现，这些“暗中饲养”的小鼠视觉皮层的三维基因组和转录组转化几乎都不受后天影响，因此答案是否定的。另一个有趣的发现是，先前研究中，谭隆志与谢晓亮等人发现嗅觉细胞的基因组内有独特的内移现象：很多平时处在细胞核表面的基因区域，会在神经细胞分化时大幅移向细胞核内部。而这种现象对嗅觉受体调控有重要作用。而在本次发表的研究中，课题组发现这种内移现象同样存在于大脑的各种神经细胞中，大约发生在小鼠出生后的一个月内。“这一发现表明，中枢与周围神经细胞系在三维基因组结构方面可能共享某些特殊通路，未来可以深入研究。”谭隆志说。接下来，课题组还会拓展现有技术的应用范围，并继续开发测序新方法。谭隆志表示，他们将进一步测量单个细胞的三维基因组结构、转录组或其他组，“生物方面，我们将测量更多器官、更多年龄的更多细胞，更全面地解释哺乳动物发育的分子原理。”单个海马体神经细胞结构图，分辨率20kb。（图片来源：谢晓亮课题组）相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.032

深圳华大基因研究院(BGI)与Life Technologies 公司近日共同发布新闻，宣布其在应用SOLiD 4系统进行人类全基因组测序中的合作关系。华大基因作为全球最大的基因组学研究中心之一，将添置27台SOLiD 4系统。该组高通量测序仪的测序能力可以在一个月内实现50个人类全基因组的测序工作。 　　深圳华大基因生产部门副总裁李京湘在接受媒体采访时表示，SOLiD 4 系统的加入，使华大基因能够为合作伙伴提供更加快速、准确、高效的全基因组测序服务。基于SOLiD 4 系统进行测序，华大基因可以保证人类全基因组测序30x的覆盖度，100Gb的数据量，可比对数据的准确度达到99.9%。这些高质量数据以及信息分析结果将有力地支持合作伙伴的研究需求，实现他们的研究目标。

今年是国际“人类基因组计划”协作组发表人类基因组序列草图20周年。20年前，我国圆满完成了承担的“人类基因组计划”1%的任务。中国科学家通过参与这一被誉为生命科学“登月计划”的国际大科学计划，带动了中国基因组学研究从追赶到并跑，从而跻身世界前列。　　6月26日，中国科学院遗传与发育生物学研究所、中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)和华大基因联合举办“纪念国际人类基因组工作草图绘制和‘1%项目’完成座谈会”，回顾基因组学发展历程，推动我国生命科学更快、更好地发展。　　从1%到第一梯队 基因测序刻上“中国”印记　　“人类基因组计划”于1990年在美国首先启动，进而英、日、法、德相继参与，组成了国际“人类基因组计划”协作组，其核心内容是测定人类基因组的全部DNA序列，获得人类全面认识自我最重要的生物学信息。　　这场被誉为生命科学领域“阿波罗登月计划”的“盛宴”，中国要参与吗?　　答案是肯定的。1994年，中国“人类基因组计划”在谈家桢、吴旻、强伯勤、陈竺、沈岩、杨焕明等科学家倡导下启动。1999年9月，继美、英、日、法、德之后，中国成为第六个“人类基因组计划”的参与国，也是其中唯一的发展中国家。　　人类基因组由约30亿个碱基对组成。“作为参与这项工作的唯一发展中国家，1999年起，中国集中了一批生物学家参与并负责测定人类基因组全部序列的1%，也就是三千万个碱基的排序。”中科院院士、华大基因联合创始人杨焕明说。　　2001年8月26日，中国科学家提前高质量完成“1%项目”的基因序列图谱。　　“也许‘1%项目’对整个项目而言有些微不足道，但它的实施给我国基因组学发展所带来的意义却是重大的。同时，‘1%项目’也对社会公众进行了一次声势浩大的基因及基因组普及教育，为中国生命科学研究和生物产业发展开拓了无限的空间。”杨焕明说。　　加入国际“人类基因组计划”，可以使中国平等分享该计划所建立的所有技术、资源和数据，并使我国成为世界上少数几个能独立完成大型基因组分析的国家。　　杨焕明表示，中国科学家“抢”到的“人类基因组计划”1%份额，让这个人类科技史的重要里程碑上刻下了“中国”二字。更重要的是，它还带动了中国基因测序技术从追赶实现并跑，并在测序仪的研制和量产以及生物信息学软件的开发等方面逐渐走向全球第一梯队。　　生命科学的“大科学”时代曙光初现　　20年来，“人类基因组计划”所取得的划时代成就，给人类对疾病和物种演化的认知带来了革命性变化。　　通过参与这一计划，中国科学家得以在短时间内学习并追赶发达国家的先进生物技术，先后完成了水稻基因组、小麦A基因组、SARS冠状病毒的基因组研究，以及对熊猫、家猪、家鸡、家蚕等动物基因组的测序和分析工作，使我国的基因组学研究得以跻身世界前列。　　2010年，科学家怀揣了数十年的梦想成为现实。基于基因组全序列发现了一个个遗传病的致病基因的突变，使得基因治疗取得了良好疗效。近年来，有多位地中海贫血、白血病患者等受益于基因技术被治愈。这些治疗奇迹也给科学家巨大的信心。在新冠肺炎疫情中，病毒及人类的基因组序列在病毒检测、疫情跟踪以及疫苗研制等方面发挥了重要作用。　　“人类基因组序列就像元素周期表一样重要。可以说人的生、老、病、死都与人类基因组序列携带的遗传信息相关，其重要性不言而喻。”杨焕明说。　　他表示，这场疫情也再次提醒我们：我们对生命的认识还远远不够。“人类基因组计划”不仅促进了生物学和医学的发展，而且正在积极深化遗传学、生物化学、分子生物学和信息科学等多学科合作的“大科学”融合，共同构建生命科学的“大数据”时代。