启动以细胞为基本功能单元的系统人类基因转录组研究

基因组学、分子生物学和细胞生物学等基础生命科学领域前沿的概念和技术都在高速形成和发展,这些领域和新概念、新技术的不断融合推动生命科学研究从一个生长点到又一个新的生长点。人类基因组研究将在未来的五到十年里,从以一个基因组为对象的研究进入到以每个体基因组为对象的研究。基因功能和功能相关性的研究也将进入到以细胞为单元的研究,转录组研究必将成为这一研究的基础和出发点。转录组研究包括转录组的构成、调控和与蛋白质组的关联等基本部分,以及在临床诊断和药物研发中的应用。在生理状态下,每一种细胞中基因的共有和特异功能最终构成物种的生长、发育和演化。在病理状态下,每一种细胞中基因的变异和失控最终导致器官、组织、乃至个体的衰亡。人类转录组研究是基因功能研究的最基本层次之一,作为基因产物的RNA和蛋白质在这个层次上的存在、变化、关联和在细胞间的差异构成转录组研究的基本内容。     

类SCC样甲氧西林敏感性金黄色葡萄球菌的基因组学分析

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, S. aureus), 作为一种常见的致病菌常可导致严重感染性疾病. 金黄色葡萄球菌的主要特点是易产生耐药性. 临床上运用多重PCR方法对S. aureus耐药菌株进行分型. SCC作为一种mecA基因的转运载体, 介导金黄色葡萄球菌产生耐药性. 本研究报道了一株新甲氧西林敏感性金黄色葡萄球菌的全基因组序列信息, 即类SCC样MSSA463菌株, 经多重PCR方法, 该菌株被误鉴定为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌, 结果与药敏结果相冲突. 为此, 运用焦磷酸测序方法完成了该菌株的全基因组测序, 并与已知金黄色葡萄球菌的基因组序列信息不同, 发现可读框(CZ049; AB037671)存在于attL, attR反向重复序列的临近下游. 这些结果提示, 在金黄色葡萄球菌与其他微生物之间可能存在一种水平基因转移, 并改变了金黄色葡萄球菌对药物的敏感性, 推测attL, attR反向重复序列可能作为外源性基因的插入部位而存在.     

转基因莱茵衣藻hemHc-lbac 和根瘤菌共培养提高产氢培养条件的优化

转基因莱茵衣藻hemHc-lbac(transgenic Chlamydomonas reinhardtii hemHc-lbac)以不同比例与日本慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)混合, 在不同光照条件下进行产氢培养, 以确定产氢的最优条件和探索产氢提高的机理。结果表明藻菌共培养的最优产氢条件为25 ℃、光照30 μE⋅m–2⋅s–1、生长至饱和期的菌和藻体积比为1: 80, 产氢量达到最大, 约为278 μmol⋅mg–1Chl, 是对照组80 μmol⋅mg–1Chl 的3.5 倍。藻菌共培养提高产氢量的主要原因是体系中氧气浓度的降低而使氢化酶活性提高、以及衣藻生物量的增加。该研究为利用藻菌共培养及转基因的方法提高微藻光合生物制氢效率提供了重要实验基础。     

肿瘤液态活检的研究进展及其临床应用

液态活检是一类新兴的病理检测手段,其研究内容包括肿瘤循环细胞、肿瘤循环DNA、外泌体等物质,其中的信息为肿瘤患者的个性化医疗提供有力的依据。它凭借无创、便捷等优势在临床应用中展现出广大前景。近年来,随着液态活检研究内容的扩大及其捕获与检测技术的发展,液态活检在临床中的应用日益广泛。本文旨在探讨近年来液态活检的主要研究对象、检测技术以及在临床应用中的发展前景与所面临的挑战,以期为肿瘤患者获得更佳的治疗,推动肿瘤精准医学的发展。     

复杂基因组测序技术研究进展

复杂基因组指的是无法使用常规测序和组装手段直接解析的一类基因组,通常指包含高比例重复序列、高杂合度、极端GC含量、存在难消除异源DNA污染的基因组。为了解决复杂基因组的测序和组装问题,需要分别从基因组测序实验方法、测序技术平台、组装算法与策略3个方面进行深入研究。本文详细介绍了复杂基因组测序组装相关的现有技术与方法,并结合复杂基因组经典实例介绍了复杂基因组测序的技术解决途径和发展历程,可为制订合适的复杂基因组测序策略提供参考。     

国家级生物大数据中心展望

大数据时代下,科学大数据已经成为科技创新和社会经济发展的新动力。我国是生物数据生产大国,生命大数据是人口健康和国家安全的重要战略资源。面对我国生物数据因存储零散、缺乏系统监管而大量丢失和流失,以及严重依赖国际生物组学大数据中心的局面,亟需从国家层面建设我国自己的生命大数据保存和管理体系。本文以美国NCBI为例介绍了国际生物大数据中心的发展历程及现状,阐明我国建立国家级生物大数据中心的重要性、迫切性、当前历史机遇和发展前景。中国科学院北京基因组研究所生命与健康大数据中心为此做了大量努力,并在数据存储、汇交和转化应用上取得了阶段性成果,以期推进我国生物大数据中心的建设,提高生命科学研究的国际竞争力和影响力。     

中国人群参考基因组及基因组变异图谱资源库

随着人类基因组计划和国际千人基因组计划的实施,已公开数百个中国人个体的全基因组数据。建立高精度的中国人群参考基因组序列,发现并解析中国人群特有的序列变异,是我国未来精准医学研究的基础。为满足未来精准医学研究中国人基因组数据持续增长的科学管理和深入研究的需求,中国科学院北京基因组研究所发展并建立了基于中国人群全基因组测序数据的虚拟中国人基因组数据库(Virtual Chinese Genome Database, VCGDB)和中国人群基因组变异数据库(Genome Variation Map, GVM),面向国内外用户提供数据检索、共享、下载和在线分析服务。本文重点介绍了这两个数据库的特点和功能,以及未来发展与应用前景,以期为中国人群参考基因组及基因组变异图谱资源库的推广使用、发展完善提供有益信息。     

宏基因组及培养组学技术在粪菌移植中的应用

粪菌移植技术（fecal microbiota transplantation,FMT）是利用健康人群的粪便或经过处理的粪便中的微生物来治疗消化、代谢等系统诸多疾病的一项古老而又新兴的技术。宏基因组、培养组等肠道微生物组前沿研究技术的飞速发展,为粪菌移植治疗疾病提供了强有力的研究和临床实践武器。宏基因组技术可全面揭示健康及疾病状态下肠道微生态的组成及功能变化,而培养组学技术则可以用来分离和鉴定人类肠道中的诸多在常规培养条件下未可培养菌,两项技术联用不仅可以使我们更为深入地理解粪菌移植在临床实践中的因果规律,还将有力推动粪菌移植技术在未来的应用与发展。基于此,本文综述了宏基因组及培养组学技术在粪菌移植中的应用及未来发展趋势。     

肠出血性大肠杆菌(O157：H7)的特异性荧光探针检测方法的建立

目的:建立一种real-time PCR,快速准确检测肠出血性大肠杆菌O157:H7。方法:以肠出血性大肠杆菌0157:H7 rfbE为待检靶基因,设计一对引物和一条Taqman探针,探针5’端用FAM基团标记,3’端用TAMRA标记。通过重组质粒的构建,建立并优化了大肠杆菌0157:H7的荧光定量PCR检测方法。结果:在人工污染样本无需富集的情况下,检测的最低DNA浓度是10拷贝/反应(3CFU/mL);特异性检测实验中,0157菌株检测结果均为rfbE阳性,而非0157:H7菌株检测结果均为阴性;重复性实验中,批内、批间变异系数均小于3%。结论:实验结果显示此荧光定量PCR方法特异性、灵敏度高,重复性好,可对分离的可疑大肠杆菌0157:H7菌株进行快速鉴定。     

下一代测序技术:技术回顾与展望

在过去的30年中,作为最重要的生物医学研究手段之一,DNA测序技术的数据产出能力呈指数增长,而且这一技术本身也演变成为一个面向工程学和物理学的新技术领域.本文分析了下一代测序仪的技术特点,并对其未来的发展以及应用进行了前瞻性的展望.预期在刚刚出现的技术中,有些技术假以时日能够发展成熟,实现1000美元基因组和100美元基因组的目标.同时建议中国科学家在这场对科学研究以及社会医疗保健体系都将产生深远影响的运动中发挥积极的作用.