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盘点2012华大基因——我们一起追的那些基因组大事儿

来源:北京华大方瑞亲子鉴定中心 工作时间:9:00-17:00 免费电话:400-018-8056

  美国《科学》杂志盘点了2012年度十大科学突破,其中三大重要“基因组”成果荣耀登榜:丹尼索瓦人基因组、基因组的精密工程和“DNA元素百科全书(ENCODE)”项目。

  美国《The Scientist》杂志细数了2012年度最突出的基因组研究,如番茄基因组、非侵入性胎儿全基因组、大猩猩基因组、猪基因组、大麦基因组。

  华大基因作为一个全球领先的基因组学研究中心,他们又做了哪些基因组大事儿呢?

  让我们一起来盘点下,2012年华大基因在科研上的那点事儿。

  2012年,华大基因又做了哪些基因组大事儿呢?

  2012,我们推出了Easygenomics, 搞懂了单细胞测序,还为糖尿病诊断提供了新思路。

  2012,蝙蝠、西瓜、棉花、玉米都很忙,宏基因组关联分析解密了肠道微生物与Ⅱ型糖尿病的关系,基因胚系突变发现自闭症暗藏玄机。

  2012,142篇SCI论文,走你;36篇CNNS,不拘;单周6篇重大成果疯狂报到。

  一、“两大”重要技术新突破

  “工欲善其事,必先利其器”,生命科学的每一步前行,部分程度上都有赖于技术及工具的进步与革新。在过去的一年中,华大基因取得了两项重大技术突破,为解析人类疾病和迎接大科学大数据时代提供了强有力的科学武器。

  单细胞测序技术——实现从单核苷酸水平解密复杂疾病

  细胞是生物体的基本单位,多细胞组织中广泛存在细胞异质性,当我们以细胞群为单位进行测序研究时,细胞自身特异性就会被淹没。常规的组织样品测序很难揭示一些复杂的生物现象,如在肿瘤组织的异质性为肿瘤细胞内部遗传特征的研究造成了障碍。分离单个细胞进行测序,以研究细胞间的差异,成为一种新思路。华大基因研发出一种解析单细胞基因组的新方法,这种多重置换扩增和测序技术相结合的单细胞测序方法,不仅具有更高的分辨率和基因组覆盖度,而且具有更好地敏感性和特异性,从单核苷酸水平为各种复杂疾病和生物学过程的研究开辟了新思路。更多详细信息

  EasyGenomics——基于云计算的新一代生物信息分析

  随着生命科学数字化进程的发展,伴随大数据产生的问题成为制约生命科学的瓶颈。华大基因成功构建了云计算平台并成功推出了其首款云产品——EasyGenomics——一套操作简单、灵活多样、集存储分析于一体的“一站式”自动化服务系统。EasyGenomics集基因组学领域内的常用的和华大基因特有的数据及参数为一体,结合云存储和高性能计算技术,能够以更低的成本、更高的效率完成大量的数据处理及分析。更多详细信息

  二、动植物基因组那些事儿

  在过去的一年中,华大基因携手国内外合作伙伴一同破译了众多物种基因组,对深入研究生物多样性及进化、分子育种、粮食安全等方面具有重要意义。

  玉米

  玉米原产美洲,后传至欧洲,经南洋在明代之际传入中国沿海,目前已成为全球广泛分布的农作物。2012年,华大基因及其国际合作组织成功构建了第二代玉米单体型图谱(Maize HapMap 2),对玉米遗传多样性进行全面分析,鉴定出大量遗传标记,并发现广泛存在的与玉米农艺性状相关的染色体结构变异;在另一项玉米研究中,通过对不同株系的玉米进行重测序,以及群体比较基因组学研究,研究人员对玉米驯化史进行了全面的评估,筛选出其进化过程中发挥关键作用的一些基因。这两项研究成果同期发表在《自然-遗传学》上,为系统的解析玉米遗传多样性和进化等问题提供了全新的思路,也为玉米的分子遗传改良提供了基础。更多详细信息

  谷子

  粟为“五谷之首”,中国古代主粮作物一直呈现“北粟南稻”的局面,但宋元以来,谷子渐淡出主粮,在北方被小麦替代。而当前全球气候剧变耕地资源减少、水资源日益匮乏的环境下,谷子等孤生作物的培育改良将成为解决粮食短缺以及安全问题的新途径。华大基因成功构建了谷子基因组图谱,为培育和推广优良谷子品种奠定基础,将有助于提高土地利用率,节约灌溉用水,增加粮食产量,合理膳食结构,改善人民健康。更多详细信息

  棉花

  棉花原产于印度,欧洲人最初见到时称之为“树上的羊毛”,其价值可见一斑。二倍体棉种——雷蒙德氏基因组图谱的完成为陆地棉和海岛棉等四倍体基因组提供了一个参考,将会加快四倍体棉花基因组的研究进展。另外雷蒙德氏棉基因组图谱的发表将会促进棉花纤维形成、棉酚合成、抗病抗逆等问题的深入研究,从而加速棉花新品种的育种,有助于生产出更高质量的棉。更多详细信息

  西瓜

  西瓜与黄瓜同属葫芦科,原产于非洲,在五代时期引入中国。近几十年来对西瓜品质的定向选择和培育,使其遗传基础越来越窄,制约着西瓜遗传品质的改良。华大基因完成了西瓜基因组图谱的绘制,并对20个不同亚种的西瓜进行重测序,这将促进西瓜抗性、品质等重要农艺性状基因的定位和调控网络的研究,为通过分子育种进行西瓜品种改良奠定基础,同时还将促进葫芦科植物的进化研究,以及糖分代谢机制等基础生物学研究。更多详细信息

  梨

  中国是梨属植物的中心发源地之一,梨在我国遍布大江南北,种植面积仅次于苹果和柑橘。具有500多年培育历史的砀山酥梨是全球栽培面积最大的品种。华大基因对砀山酥梨进行了全基因组测序,并组装得到高质量的基因组图谱,为蔷薇科植物进化机制提供了更多的数据支持,同时有助于推动基于基因组的分子育种,培育出口感更佳的梨。更多详细信息

  山羊

  山羊是最早被人类驯化的动物之一,从文明发端,山羊便为人类提供肉、奶、皮、毛等,逐渐成为农业和经济发展的重要支柱。华大基因与合作伙伴通过结合第二代测序技术与全基因组酶切图谱技术完成的山羊基因组图谱,为分子标记辅助山羊育种奠定了基础,将促进反刍类的比较基因组学的研究。对绒山羊初级毛囊和次级毛囊转录组的比较分析,将为绒山羊羊绒品质的改良提供新方向。更多详细信息

  牦牛

  “高原之舟”牦牛为高海拔地区游牧民族提供了肉、奶、畜力、交通工具等基本的生产生活资料。牦牛基因组的完成,不仅揭示了高海拔地区动物重要生理性状背后的遗传特征,也将有助于进一步揭示人类所出现的各种高原不适症,促进对缺氧相关疾病的认识、预防和治疗。此外,还将有助于提高高海拔地区重要经济动物的产奶、产肉性能。更多详细信息

  牡蛎

  牡蛎有着重要的生态意义、重大的经济价值和独到的生物学特性,是海洋生物学研究的重点。华大基因及合作伙伴利用新一代测序技术和全新的组装策略,克服了牡蛎基因组杂合度高等难题,成功构建了牡蛎全基因组序列图谱,并结合多组学技术,发现一系列与牡蛎抗逆能力相关的基因扩张,明确了牡蛎适应潮间带极端环境的主要分子基础,揭示了在逆境适应中发挥重要作用的贝壳的复杂形成机制。这项研究成果标志着基于短序列的复杂基因组拼接和组装技术获得了重大突破,同时也在国际上填补了牡蛎为代表的冠轮动物基因组和海洋生物极端环境适应机制研究的空白。更多详细信息

  蝙蝠

  蝙蝠具有很强的迁飞能力的哺乳动物,并且是多种人畜共患病的天然宿主。华大基因通过对两种来自不同类群的蝙蝠基因组进行了比较分析,揭示了蝙蝠飞行及免疫系统的适应性相关机制,并系统阐明了两种不同蝙蝠类群的分子多样性机制,为未来蝙蝠及其他哺乳动物在生物学及进化等方面的研究提供了新思路。更多详细信息

  熊猫

  熊猫如今已是中国特有的物种,全世界野生大熊猫现存大约1,600只,而在过去数百万年间,熊猫也曾经一度繁盛过。华大基因及合作单位及合作单位采用基因组学和群体遗传学的方法,结合诸多古生物学及历史学证据,通过对中国当前几个山系熊猫种群的波动变化历程研究,描绘了熊猫受自然环境和人类活动影响的的演化历史,熊猫在当前几个山系的种群结构以及在此过程中的不同适应性策略,指出人类活动是造成熊猫濒危的主要因素,为熊猫保护提供一定方向,为其他濒危动物的评价与保护提供方法。更多详细信息(http://www.genomics.cn/news/show_news?nid=99325)

  三、人类疾病研究那些事儿

  基因组学研究在人类健康与疾病以及药物研发中的重要价值日益彰显。华大基因从多组学角度,致力于单基因病易感基因及致病位点的研究,以及复杂疾病及癌症等的基因组学研究,为人类健康作出积极贡献。

  先天性黑蒙

  莱伯氏先天性黑蒙是一种严重的遗传性视网膜病变,始发于婴幼儿时期,到成年时会完全失明。华大基因采用全基因组外显子测序并结合家系分析,首次将NMNAT1基因突变与人类疾病相关联起来,为罕见“黑蒙症”的基因诊断、治疗及药物开发提供了一好的候选基因靶点,同时为进一步研究NMNAT1基因的生物学功能提供了新方向。

  更多详细信息(http://www.genomics.cn/news/show_news?nid=99159)

  汗孔角化症

  播散型浅表性光敏性汗孔角化症是汗孔角化症中常见的一种类型。华大基因与合作方采用全基因组外显子测序,成功鉴定出这种异质性较强的单基因病的致病基因——MVK基因,为揭示该病的发病机制、遗传咨询、风险预测、产前诊断、新药研发、临床诊断及治疗提供了科学依据,也标志了我国在单基因遗传病致病基因研究上步入了世界先进行列。

  更多详细信息(http://www.genomics.cn/news/show_news?nid=99215)

  原发性血小板增多症及肾透明细胞癌

  肿瘤组织的异质性给肿瘤内细胞遗传结构以及肿瘤演化研究造成困难。华大基因采用自主研发的单细胞技术,揭示了原发性血小板增多症在肿瘤发生中遵循单克隆演化模型,并鉴定了一些与之发生、发展相关的突变基因;通过对肾透明细胞癌的肿瘤内部遗传特征进行研究,鉴定了一些重要功能基因。这些研究为从单核苷酸水平深入研究癌症发生、发展机制提供了新的研究思路。

  更多详细信息(http://www.genomics.cn/news/show_news?nid=93434)

  肝癌

  乙肝病毒整合在肝癌发生过程中具有重要作用。华大基因联合合作组织通过大规模基因组测序首度从全基因组水平上首次构建了一个高精度无偏差的乙肝病毒整合图谱,揭示了潜在的乙肝病毒整合机制,为肝癌的早期诊断、治疗及靶向药物研发等提供了非常宝贵的资源,同时将有助科研人员更加深入地了解HBV的致癌原因。

  更多详细信息(http://www.genomics.cn/news/show_news?nid=99065)

  自闭症

  自闭症常是一种神经系统失调而导致的发育障碍,病因尚不明确,目前多认为与新生突变相关。华大基因通过对自闭症患者基因组特征的研究,为神经性疾病与罕见疾病的家系研究提供了新的思路,通过全新的研究方法和视角为大规模解析家系或者散发自闭症群体提供帮助。同时揭示germline DNMs形成的局部超突变性塑造的个体遗传变异模式与人类疾病显著关联。大量新的自闭症易感基因的发现,为未来自闭症的早期诊断、治疗等打下基础。

  更多详细信息(http://www.genomics.cn/news/show_news?nid=99335)

  II型糖尿病

  糖尿病是一种由遗传和环境因素共同引起的复杂内分泌疾病,华大基因拥有进行大尺度并纵深研究的综合实力,在2010年第一次发表人肠道微生物基因图谱之后,再一次推动肠道微生物研究领域的发展,从肠道微生物元基因组入手,通过肠道微生物与II型糖尿病的元基因组关联分析研究,为全面揭示II型糖尿病与肠道微生物之间的关系奠定了重要的分子基础,也为通过DNA序列的微生物分类提供了新方法。

  更多详细信息(http://www.genomics.cn/news/show_news?nid=99232)

  千人基因组

  继2010年完成“千人基因组计划”第一阶段任务,绘制出覆盖度95%的基因多态性图谱之后,2012年由中、美、英等多国共同发起的大型国际合作组织“千人基因组计划”协作组,公布了高分辨率的人类基因组遗传变异整合图谱,新的变异图谱涵盖了不同种族人群基因组携带1%以上的突变,覆盖度达98%以上。这个更高分辨率的图谱,涵盖了低频及罕见突变位点,将有助于更深入的探索人类遗传性疾病中变性与基因型之间的关系。这对人类遗传病的研究,是一个里程碑的成果,将有助于更好的探索人类生老病死。华大基因作为该计划的发起者之一,承担了近四分之一的工作。

  更多详细信息(http://www.genomics.cn/news/show_news?nid=99262)

  四、开放式大数据期刊《GigaScience》

  英国皇家学会于2012年7月推出了一期特刊题为《科学是一个开放性的事业》(Science as an open enterprise),倡导科研人员在广泛的科研领域内对所拥有的资源和信息展开广泛的交流与共享。在生物学领域,随着数字化进程的加深,“大数据”已然成为当今“组学”领域必然趋势,而目前由于各种资源限制,对各种海量数据的利用还非常有限。在这种环境之下,逐步升温的开放式存储对于“大数据”的发掘利用、对于科研数据的共享交流,都是一个行之有效的途径。

  2012年,华大基因与BioMed Central共同创办的开放式存储大数据期刊《GigaScience》正式发刊。该杂志采用标准全文文献、数据信息及分析工具相结合的发表模式,实现了数据的公开透明及可重现,为克服目前研究成果普遍缺乏可重现性提供了解决途径,同时对于充分挖掘数据的生物价值具有重要意义。该期刊可免费公开存取访问,促进了科学研究中资源的公开、共享与交流。同时,华大基因还与大英图书馆展开了DataCite服务,以促进科研数据的共享。

  更多详细信息 (http://www.genomics.cn/news/show_news?nid=99135)

  我们生存在同一个地球,共有一个家园,共享一片蓝天,同吸一样的空气,也面对同样的环境污染、粮食安全等调整。为了拥有更好的生活,为了能够造福子子孙孙,我们需要团结一致,时刻怀有共需、共为和共享的理念。科学是全球性的、是全人类的,面对自然界的各种挑战,面对生老病死的各种威胁,我们愿与全球的科学家们风雨同舟,和衷共济,用“组学”这一强大的武器,来解析人类的生老病死,探寻着生命的瑰丽神奇。我们希望全球更多的科研团队,能够与我们一道,本着合作、共享与共赢的精神,共同去窥探生命的终极奥秘!

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