1998～2003年:美国人类基因组计划的新目标

在1993～1998的5年计划中，人类基因组计划成功地完成了既定的所有重要目标。我们提出了一项新的1998～2003年的计划，人类DNA测序是其重中之重。一项旨在2003年底前完成整个人类基因组的测序的雄心勃勃的计划已经投入实施、在此过程中，一幅人类基因组序列的“工作草图”将在2001年底产生。此项计划的目标还包括：测序技术的开发；人类基因组序列变异的研究；功能基因组学技术的开发；完成美丽隐杆线虫和黑腹果蝇的测序并启动小鼠基因组的测序；研究基因组研究带来的伦理学、法律和社会学影响；生物信息学和计算生物学研究；以及基因组科学家的培养。     

科学之窗

猴子也能进行概率推算？;频率可调的纳米线光源;美国宇航局新月球计划;南极冰山：新的生物聚集地;DNA中的微电子通道;已知最早的新大陆农作物;埃及伊蚊基因组测序完成;[编者按]     

中国科学家独立完成水稻第4号染色体的精确测序

2002年11月21日, 科学技术部、中国科学院和上海市人民政府在沪联合宣布, 中国科学家完成了所承担的国际水稻基因组计划第4号染色体精确测序任务, 对国际水稻基因组计划测序工作的贡献率达10%. 这是我国迄今为止完成的最大的基因组单条染色体的精确测序, 这标志着我国在大基因组测序方面已经具备构建完成图的绘制能力, 成为基因组学研究强国之一. 测序专家工作组组长、中国科学院国家基因研究中心韩斌博士等研究人员, 在《Nature》杂志上发表题为《水稻基因组第4号染色体序列及分析》的论文, 宣布采用克隆步移法完成了对水稻粳稻基因组第4号染色体全长序列的精确测定. 拼接后总长为35000 kb, 精确度为99.99%, 覆盖染色体全长序列98% (仅留下7个小的空洞), 达到了国际公认的基因组测序完成图的标准. 这与在《 Nature》杂志同时发表的日本科学家Sasaki博士等人完成的第1号染色体精确测序的结果一起, 对国际基因组研究计划起到了巨大的带动作用. 《Nature》杂志审稿人称, 水稻第4和第1条染色体测序的完成是紧接着水稻基因组草图完成后水稻基因组测序项目工作中里程碑性的事件……     

基因测序、基因治疗与精准医疗

正精准医疗的概念是建立在大规模基因组测序和分析的基础上的。基因是生命的密码基因是DNA上的功能片段。根据生物科学的中心法则:基因指导蛋白质合成,蛋白质实现生命活动。基因是遗传物质,生物世代繁衍传递的是DNA,因此可以说,地球生物的繁荣,本质上是DNA的多姿多彩的演绎。通过研究各种生物基因组的序列,我们就能知道草履虫与人是在13亿年前分离的;人是由300~400万年前的一种猴子进化而来的;人类     

千人基因组视角下的人类起源演化

千人基因组工程作为大规模基因组测序时代的一个里程碑计划,与此前的人类基因组计划和人类基因组单体型图谱计划一起成为推动人类遗传学研究发展的重大公共科学事件.利用该计划所产生的人类群体全基因组测序数据,研究人员可以从一个前所未有的深度探寻人类遗传多样性与人类起源、演化、疾病之间的关系.本文从千人基因组计划发展的历史轨迹以及利用这一大规模数据集所开展的人类遗传学研究成果等方面入手,对大数据时代背景下人类遗传演化研究的特点进行了梳理和总结,并对未来基于如千人基因组这类大规模人类遗传数据工程的工作做了展望.     

单核苷酸多样性：疾病的起因

随着人类基因组序列测序计划的完成，越来越多的科学家意识到：要想在基因组数据的基础上开发21世纪的有效药物，必须将基因与人的特定条件联系起来。     

《科学》:2014年值得关注的研究领域

<正>临床基因组2014年,越来越多的研究人员——甚至包括一些医生——将要求知晓病人完整的基因组序列或被称为外显子的蛋白编码DNA。其结果可能有助于诊断罕见疾病和确认癌症疗法。有不少研究将探讨测序是否应成为新生儿筛查的一部分,甚至用来指导对健康人群的医疗服务。迄今最雄心勃勃的临床测序项目中,英国将启动为期4年对10万名病人(大多患有癌症和罕见疾病)的基因组测序计划,便于指导对他们的治疗。如果测序得到"易发病"的结果是否该告知病人,目前正在争论中。     

改变临床实践的大数据

正如今,对人类基因组三十亿个DNA碱基对测序的花费,可能比做一次脑部扫描费用还少,然而人们是如何将所有这些基因组数据转化为医疗手段呢?比如,生命科学家们通过对基因组测序、实验室成果,以及病人的病史的研究,汇集了海量信息,由此应运而生的"精准医学",已经能够根据个人需求提供具体的治疗方案。尽管如此,利用"大数据"的种种努力也面临着巨大的挑战,这些挑战包括:     

人工再造真核生命问世

<正>世界第一个人工再造真核生命体,已经在华大基因及其合作伙伴的实验室里实现了!合成生物学是继"DNA双螺旋发现"和"人类基因组测序计划"之后,以基因组设计合成为标志的又一次突破,实现了基因组"读与写"的贯穿。该计划由美国发起,由中、美、英、法等多国共同协作承担,重新设计并化学合成真核     

观察:DNA是如何工作的

很少有哪种生物分子可以宣称你DNA那样得到了很好的研究。自从詹姆斯·沃森（JamesWaston）和弗兰西斯·克里克（FrancisCrick）于1953年在剑桥大学发现了DNA的双螺旋结构以来，研究者们已经花费了数以10亿计的金钱和无数不眠之夜试图理解和操作这种生命的分子。他们已经完成了对20种生物体的全基因组的测序，而人类基因组的测序也将在今后几年内得以完成。但是实际上在所有这些研究中，研究者们研究的只是数千个拷贝的特定的DNA片断的集会的、成群的行为。现在，在世界上的数个生物物理实验室中，一场静悄悄的革命正在进行之中：研究…     

表现遗传学与人类基因组

人类基因组测序计划完成后，科学家们利用已知的人类基因组序列开始了新一轮的生物学研究热潮，其中的研究热点之一就是揭示调节基因表达的根本原因。同时，随着对实验动物特别是克隆动物生物学性状的了解以及人们对众多疾病的深入研究，科学家发现．除了基因组DNA外．还有基因组之外的大量遗传学信息调控着基因的表达，     

首次发现“无氧生物”

<正>近期,以色列的一个研究小组发现一种类似水母的寄生虫,它们没有线粒体基因组,这是迄今已知唯一没有线粒体基因组的多细胞生物,意味着该生物不会呼吸。事实上,它的存在完全颠覆了人们对地球生物的广义认知,因为它的生存完全不依赖氧气。研究发现,这种被称为Henneguya salminicola的寄生虫,是一种刺胞生物,与珊瑚、水母和海葵属于同一动物门。研究人员利用深度测序和荧光显微镜     

基因作用更精彩

人类基因组测序完成之后,各个国家的研究人员把主要精力和研究方向放在了功能基因上,即确定和找到某一种基因对于人和生物有什么样的功能和作用,无论是生理的还是病理的。现在基因研究的结果证明,基因的作用更为精彩和细致。     

全外显子测序在糖尿病中的应用

糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷或生物作用受损引起的以高血糖为特征的代谢性疾病,可导致各种组织尤其是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害及功能障碍。糖尿病的发病机制非常复杂,其中遗传因素在糖尿病的发病过程中起着至关重要的作用。全外显子组测序是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后,进行高通量测序的基因组分析方法。基于其高特异性、高准确性和高覆盖度的优点,全外显子测序已在复杂疾病如糖尿病、肥胖等疾病易感基因的识别方面发挥了巨大作用。文章综述了全基因组外显子测序技术在糖尿病的遗传易感基因及其编码变异筛选中的应用。     

难能可贵的精品

洪国藩同志主编的《水稻基因组工程》是一本很专业的学术专著。通过对水稻基因遗传图、物理图构建原理以及基因组测序，系统地介绍了我国在水稻基因组计划的实施进程中，所取得的举世瞩目的一流研究成果，向世人证明中国科学家在该领域所占据的制高点。 美国早在１９９０年就启动了人类基因组计划，我们中国科学家也承担了这一计划中的一部分研究任务。１９９２年８月，国家科委（现为科技部）宣布，中国开始实施水稻基因组计划。其目的是要在分子水平上解开水稻的遗传之谜，以及将研究中所获得的结果应用于水稻品种的改良。水稻是养活全球…     

我和我的基因组

2002年,在耗资30亿美元的人类基因组计划(HGP)完成之前,一些生物学家就开始谈论一个话题:仅仅花费1000美元,就能对任何个体的完整基因组进行测序.然而随着DNA测序日益廉价和快速,迄今我们还没有达到预定目标:用目前的方法,人类基因组中仍有大约十分之一的基因无法测序.     

黑猩猩基因组初步测序已完成

据英国Nature，2005，437：69报道．“黑猩猩测序和分析联盟”发表了对黑猩猩基因组的初步测序结果，并将黑猩猩基因组与人类基因组进行了比较。     

起航三维基因组学研究

人类基因组测序完成已有十多年.但是,基因组信息如何指导基因在特定空间和时间表达的机理仍有待阐明."结构决定功能"是认识自然规律中的一个共识.在生物学中,这一共识不仅适用于RNA、蛋白质等小规模的有机分子,同样也应该适用于全基因组这样的DNA大分子.最近的研究表明,基因组的三维空间结构对基因组的表达、调控等功能有重要的影响.因此,研究全基因组的三维空间结构和功能成为基因组学一个新发展趋势.基因组三维空间结构与功能的研究简称三维基因组学,是指在考虑基因组序列、基因结构及其调控元件的同时,对基因组序列在细胞核内的三维空间结构,及其对基因转录、复制、修复和调控等生物过程中功能的研究.随着大规模基因组测序技术的发展,我们已经拥有研究三维基因组的相关技术如ChIA-PET和Hi-C.初步的ChIA-PET和Hi-C数据分析展示了基因组三维空间结构对基因组功能的意义,为进一步研究基因组三维空间结构和功能提供了基础.本文总结了三维基因组学研究的发展,概括了三维基因组学研究中的问题和目前的进展,并讨论了可能的应用前景.登高更见远,期待三维基因组学研究将深化对生命现象和规律的认识,为基础生物学发展带来新契机、为更进一步推动生物医学及农业应用打下坚实的基础.     

基因组研究的数据库

与基因组有关的数据库已经成为科学领域的重要部分。随着相关生物数据的容量和复杂性的提高，这些数据库所起的作用将增加。我们还没有完成基因组计划和发展这些数据库，不言而喻，既要十分详尽，又要简明地建设数据库。后者特别需要，使文摘式数据库更易于普及。基因组数据库是人所共知的基因组计划的公众窗口。基因组计划成功或失败依赖于所产生的数据的获取和利用。而且，高度发达的科学创造了大量的组织得很好的数据。随着这个大量增加的生物数据需要传递，要求各类文摘式数据库。生物学和数据库技术的特性，是要定期回顾分析，以确定生…     

全外显子测序在糖尿病中的应用

糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷或生物作用受损引起的以高血糖为特征的代谢性疾病，可导致各种组织尤其是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害及功能障碍。糖尿病的发病机制非常复杂，其中遗传因素在糖尿病的发病过程中起着至关重要的作用。全外显子组测序是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后，进行高通量测序的基因组分析方法。基于其高特异性、高准确性和高覆盖度的优点，全外显子测序已在复杂疾病如糖尿病、肥胖等疾病易感基因的识别方面发挥了巨大作用。文章综述了全基因组外显子测序技术在糖尿病的遗传易感基因及其编码变异筛选中的应用。