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生物芯片技术在个人基因组检测中的应用
2007年5月31日,美国诺贝尔奖获得者"DNA之父"詹姆斯·沃森获赠了一张记录了他本人基因组所有信息的DVD光盘,成为世界上首位获得自己基因组图谱的人.同年9月4日,基因研究先驱克雷格·文特在<科学公共图书馆·生物学>杂志上首次对外公布自己完整的个人基因组图谱[1].
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基因组高通量测序技术进展及其在预防医学中的应用
测序技术在生命科学研究中发挥着重要作用.研究人员借助第一代测序技术完成了人类基因组图谱的绘制,但其读取片段较长,一次仅读取数十条序列,导致测序结果的准确性受到影响,并且费时费力,因而很快被以高通量为主要特点的第二代测序技术所取代,其代表性技术包括美国罗氏公司的454技术、英国Illumina公司的Solexa技术和美国应用生物系统公司的SOLiD技术.新涌现的第三代测序技术,以单分子实时(single molecule real time,SMRT)测序技术[1]、Oxford的纳米孔测序技术[2 ]和Helicos的基因分析系统[3]为代表,与第二代测序技术相比,拥有更高的通量、准确度和更低的成本,目前,仍以第二代高通量测序技术应用较为广泛.可见,测序技术正朝着高通量、低成本、长读取片段的方向发展.高通量测序技术打破了疾病研究过程中的通量限制,使得对疾病的多层面、全方位研究成为可能,为疾病的预防、诊断及治疗提供了有效手段.目前,常用的基因组高通量测序技术包括DNA水平测序技术、DNA甲基化修饰测序技术和DNA-蛋白质交互作用测序技术,笔者对其原理、特点及在预防医学中的应用介绍如下.
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蛋白组学技术在环境卫生中的应用
人类基因组图谱构建的完成,标志着生命科学进入了后基因组时代(post-genome era).蛋白组学(proteomics)成为大规模、高通量蛋白质分析的一种重要方法,为人类疾病提供新的生物标志物[1,2].环境理化生物因素暴露可改变蛋白质组的表达,导致疾病的发生.人类蛋白组组织(human proteome organization,HUPO)的成立大大促进了环境与蛋白质组的交互作用的研究[2].
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2004年生命科学与生物技术发展综述
2004年生命科学与生物技术领域蓬勃发展,硕果累累.基因组学是当今引领国际生命科学的前沿学科,一年来出现了很多振奋人心的成就.国际人类基因组计划合作组织公布了新的人类基因组图谱,绘出了人类基因组上99%的带有基因的部位,识别出已知人类基因的99.7%,计算出人类基因数量在2万至2.5万之间.
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论基因组学技术在中医药学中的应用
2001年2月12日,英、美、法、日、德、中等国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱初步分析结果[1]:(1)全部人类基因组约为2.91 Gbp,39000多个基因.(2)功能基因:定位了26 000多个功能基因,其中42%的基因功能尚不清楚.这些功能基因对研究疾病和新药筛选均具有重要意义.(3)基因数量不超过40 000个,是线虫或果蝇的2倍,其中人有而鼠没有的基因仅300个.(4)人与人之间99.99%的基因密码是相同的,变异仅为万分之一,说明人类不同"种属"之间并没有本质上的区别.(5)致病基因:发现140万个单核苷酸多态性,并进行精确定位,初步确定30多种致病基因.随着研究不断深入,将可能确定遗传病、肿瘤、心血管病、糖尿病等严重危害人类健康的致病基因,并寻找出个体化的防治方法和药物.
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新年寄语
新年刚过,我在去南方的飞机上开始考虑写这份新年寄语,2015年展出的科学成果如同画卷一般浮现出来。科学家们绘制了多幅重要的生命图谱,包括人类表观遗传基因组图谱、大脑连接图谱、蛋白质相互作用网络图谱等;美国几个大学的研究者对人脑的研究取得了重大进展;英国科学家将“分子编辑”修改基因的技术用于临床,用携载修改过的基因的细胞有效地治疗了一例白血病的女婴,使个性化的基因治疗进入临床实践;美国科学家用成体细胞培制出了人体组织,包括骨骼肌和声带组织等。
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结核病研究室结核分支杆菌基因组后时代的展望
早在1990年,国际上就正式启动人类基因组计划.时隔10年,于2000年6月科学家宣布人的22与21号染色体的全序列测定已经相继完成,测序工作进入绘制完整序列图阶段.在2001年2月12日,中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱公司联合公布了更准确、更完整的人类基因组图谱.这意味着人类在破译生命密码的征途上迈出了决定性的一步,是具有划时代意义的伟大事件.在这一背景下,模式生物基因组测序的对象也相继开展起来,如酵母、线虫、果蝇和42种微生物(包括致病病原体)以及小鼠基因组序列测定已经完成.1998年英国Sanger中心和法国Pasteur研究所[1]科学家合作完成了结核分支杆菌H37RV株的全基因组测序工作,从而彻底改变了长期困绕着人们的结核分支杆菌遗传背景不清的传统观念,这对于结核病病原菌及其与宿主之间相互关系的本质认识和一些棘手难题的解决提供了极好的机遇.正当人们跨进21世纪时, 人类基因组研究正逐步向“后基因组时代”迈进,即从结构基因组向功能基因组学过渡的时代.后基因组学时代的任务是收集、整理、检索和分析基因序列中表达的蛋白质结构与功能的信息,从中找出规律性东西,以造福于人类.文中就结核分支杆菌后基因组学时代值得考虑的若干问题做一概要介绍,供参考.
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基因及基因组研究大事记
1860年至1870年,奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念,并总结出孟德尔遗传定律。 1909年,丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词,用以表达孟德尔的遗传因子概念。 1944年,3位美国科学家分离出细菌的DNA(脱氧核糖核酸),并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。 1953年,美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。 1969年,科学家成功地分离出第一个基因。 1990年10月,被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。 1998年,一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司,与国际人类基因组计划展开竞争。 1998年 12月,一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成,这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。 1999年9月,中国获准加入人类基因组计划,负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国,也是参与这一计划的惟一的发展中国家。 1999年12月1日,国际人类基因组计划联合研究小组宣布,完整破译出人体第22对染色体的遗传密码,这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。 2000年4月6日,美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码,但遭到不少科学家的质疑。 2000年4月底,中国科学家按照国际人类基因组计划的部署,完成了1%人类基因组的工作框架图。 2000年5月8日,德、日等国科学家宣布,已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。 2000年6月26日,科学家公布了人类基因组工作草图,标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。 2000年12月14日,美、英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱,这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。 2001年2月12日,中、美、英、日、德、法6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布了人类基因组图谱及初步分析结果。 科学家首次公布人类基因组草图“基本信息”。 (摘自健康报2001年2月14日第一版)
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O-157基因组图谱绘出
据健康报2001年2月1日报道,美国科学家在新一期的英国《自然》杂志上报道,他们已破译出O-157大肠杆菌的全部基因组序列。这一成果将有助于了解这种病原菌的致病机制和进化过程,从而寻找出对付它的办法。 大多数大肠杆菌对人体无害,但O-157大肠杆菌是一种危险的病原菌,它于1982年在美国的一次汉堡包食物中毒事件中首次被发现。美国威斯康星大学的科学家正是从这批汉堡包中提取出O-157菌株,并绘制出了它的完整基因组图谱。 研究人员将O-157的基因组图谱与实验室里培育的其他大肠杆菌进行比较,发现了1 387个O-157特有的新基因,这些基因中有不少据认为在O-157致病过程中发挥作用。他们还发现,O-157具有一些被称为“DNA岛”的特殊片断,像岛屿一样分散在整个基因组中。其中一些“DNA岛”里包含与O-157致病过程有关的基因,能够控制产生毒素,或帮助O-157更牢固地附着在肠胃中。 O-157大肠杆菌一般寄生在牛、羊等动物的肠道内以及土壤和污水中,中毒者往往都伴有剧烈的腹痛、高热和痢疾,病情严重者会危及生命。
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人与小鼠共享99%的基因
关于小鼠基因组的研究成果是自人类基因组图谱发表之后,科学界一直关注的研究焦点之一.近日出版的<自然>(Nature)杂志发表了美、英等国科学家对小鼠基因组的成功破译,标志着人类在基因研究方面的又一重要进展.
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两个大肠癌负相关新基因的研究
目的在分子水平寻找与人大肠癌的发生发展相关的新的因素,研究两个大肠癌负相关基因的结构与功能.结果已完成两个新基因的全长cDNA序列分析及染色体定位等结构研究,并进行了两基因的核酸与蛋白表达研究及功能研究.SNC6基因全长3168pb,定位于染色体22q13区带,共有12个外显子及11个内含子.SNC19全长3152bp,定位于染色体11q24区带.两个基因于1998年被国际命名委员会分别命名为ST13、ST14基因,并被列入人类基因组图谱中.对比二个新基因在正常大肠粘膜及癌组织核酸水平表达情况,癌组织低于正常粘膜,在不同肿瘤细胞系及组织中表达不一.两基因均已获得了表达蛋白.ST13已制备了单抗,经免疫组化检测表达与核酸表达结果相似,经体内外研究ST13基因有抑制大肠癌细胞系生长的作用.ST14已明确为丝氨酸蛋白酶家族成员.结论SNC6与SNC19基因可作为新的大肠癌相关基因加以研究,利用.目前仍需继续深入研究该两基因的功能.
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人类基因组图谱研究中需注意的若干问题
近来有关人类基因组图谱的研究获得突破性进展--基因组工作框架图(草图)宣布完成.
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基因组图谱与电子病历研究新进展
“如果你有了自己的基因图谱,就可以知道自己和疾病之间的关系。如你知道自己得糖尿病的几率比较高,就可以控制饮食,加强锻炼,经常去检查身体,提早治疗。”
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人类基因组图谱的绘制进程
1990年10月被誉为生命科学"阿波罗登月计划"的国际人类基因组计划启动.总投资超过30亿美元,美国承担了55%的工作量.计划要绘制的人类基因草图将在完成后免费提供给全世界的政府机构、公司和科研人员.
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ESMO2014:结直肠癌药物治疗新靶点
在第39届欧洲临床学年会(ESMO2014)上,来自意大利的F.DiNicolantonio介绍了结直肠癌的药物治疗新靶点。美国癌症和肿瘤基因组图谱(TCGA)网络对结直肠癌(CRC)样本的分析发现有很多遗传学改变可解除对5种主要信号转导途径的管制:WNT、TGF-β、p53、PI3K和受体酪氨酸激酶(RTK)-RAS信号通路。每个肿瘤中可同时存在3种或更多途径的调节紊乱。如何利用这一点呢?举个简单易行的例子,有一些分子改变可影响RTK的几个编码基因(包括RET、ERBB3、FGFRs、TRKs、PDGFRA、ALK和KIT),TCGA数据显示其发生率很低(0.5%~2%)。需要进行更大规模的研究来确定其在普通CRC人群以及不同分子亚型中的发生率。PI3K信号通路的基因调节紊乱可能意味着额外的药物靶点,包括IGF2、PIK3CA、PTEN或PIK3R1。
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基因疗法何时来到我们身边
1990年启动的人类基因组计划,10年后传出特大喜讯,人类基因组的工作草图已经绘制完成,这标志着人类在解读自身"生命之书"的路上迈出了重要的一步.在此之后,中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司于今年2月12日联合公布了人类基因组图谱及初步分析结果.
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功能蛋白质组学研究
1990年国际上开始实施人类基因组计划,2001年2月,完成人类基因组图谱,标志着后基因组时代已经到来.新时代的终目的,是阐明基因组所表达的真正执行生命活动的全部蛋白质的表达模式和生命功能.目前,我们更为注重那些可能涉及到特定功能机理的蛋白质群体,即功能蛋白质组的研究,主要的研究手段为双向凝胶电泳、Edman降解法测N端序列、质谱技术.功能蛋白质组学的提出,可从动态整体的角度对那些重大疾病的机理进行研究.
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基因治疗,福兮祸兮?
随着人类基因组图谱的破译,基因治疗正越来越受到社会公众关注.但不少人对基因诊断、基因治疗也有相当的误解,有必要加以解释和说明.
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关于人类基因组解读计划的某些思考
基因组图谱的完成,仅仅是测定了30亿个核苷酸的排列顺序,随后更主要的、更艰巨的工作是解读、破译这些基因的结构与功能,以及基因之间的相互关系与调控作用,也即是要解读基因编译的蛋白质清单.人类基因组图谱的测序工作,仅仅是了解人类基因的共性,对于人与人之间的基因差异以及基因变异的研究,发现变异的疾病基因,通过分析这些特定的变异基因来诊断疾病或预测疾病的发生,将是今后更艰巨的任务.
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破译人类基因组征服癌症现曙光
2001年2月12日,人类基因组科学家宣布,正式完成人类基因组图谱.这一正式版图谱是对去年的人类基因组草图的修正,其间新的认识是,人类的基因只有约3.5万个,大大少于原来估计的10万个.