2007人类基因组3大技术回顾

每逢年底，《科学》和《自然》等杂志都会评选出本年度一些重要的科学成果。在2007年出现的许多科学进展中，关于人类基因组差异的研究以及一种新的培育干细胞的方法，连同其他一些成果受到广泛关注。     

人类基因组SNPs的研究现状及应用前景

基因组DNA是生物体各种生理、病理性状的物质基础,人类DNA序列变异约90%表现为单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphisms,SNPs),这是一种常见的遗传变异类型,在人类基因组中广泛存在,被认为是人类疾病易感性和药物反应的决定性因素。本文主要介绍了SNPs的分类及特点、人类基因组SNPs的研究现状、SNPs在实践中的应用,以及SNPs在遗传作图、医药、遗传易感性、个体化医疗等方面的研究前景,并探讨了当前SNPs研究中存在的问题。     

人类基因组学的新战略：全基因组随机测序

人类基因组学的新战略：全基因组随机测序吴家睿（中国科学院上海生物化学研究所,上海２０００３１）关键词人类基因组ＤＮＡ测序遗传图谱物理图谱人类基因组计划（ＨＧＰ）的战略构想是,以“作图”（Ｍａｐｐｉｎｇ）为测序的基础。也就是说,首先将人类的整个基因组一...     

人类基因组3pter-p26区域的序列比较分析

对人类基因组3号染色体短臂的3pter-p26区域进行了初步分析, 序列组装后整个区域全长约为8.1 kb, 靠近端粒区还存在一个约20~30 kb的空洞. 序列比较分析表明: (ⅰ) 该区域的GC含量为38.5%, 为人类基因组所有近端粒区域最低; (ⅱ) 共含有42个基因, 平均大小为97.5 kb, 以前通过基因连锁分析定位于该区域的基因Cntn3存在定位错误, 应位于3p12.3; (ⅲ) 该区域散在重复序列活跃程度高于全基因组平均水平, 其中(TA)_n含量是全基因组平均水平的2倍; (ⅳ) 该区域在小鼠6号染色体104.1~112.4 Mb的位置有一个保守的同源序列; 通过染色体进化分析推断, 3pter-p26区域可能于最近的一次染色体重排之后才转移到染色体的末端, 其发生时间应在人与小鼠的基因组分离之后, 在这次重排过程中, 染色体断裂点附近的一些序列, 连同所包含的基因发生了丢失, 而丢失的基因总拷贝数却在基因组的其他地方得到了增加; (ⅴ) 3pter-p26区域较低的GC含量可能不利于保持染色体末端的稳定, 容易发生DNA丢失, 而这又可能是引发基因表达异常导致疾病的原因之一.     

基因组编辑技术在干细胞疾病模型和疾病治疗中的应用

基于人类多能干细胞(human pluripotent stem cells,h PSCs)的疾病模拟体系提供了一个全新的疾病研究平台。携带特定致病突变的h PSCs可以通过患者体细胞重编程成诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)获得,或者通过向野生型h PSCs中引入致病突变获得。获得的突变h PSCs及其野生型对照细胞株在体外诱导下可以分化为疾病相关体细胞类型,继而被用于疾病模拟和机理研究。近几年出现的基因组编辑技术使得疾病模拟平台的建立更加高效和优化。主要讨论干细胞疾病模拟领域的进展,以及基因组编辑技术在干细胞疾病模拟和疾病治疗中的应用。     

人类基因组突变热点区的简并度特异基因

突变热点区域是基因突变相对集中的区域,在生物的遗传和变异中有特殊的地位.针对特殊条件下发生突变形成的突变热点区域进行了相关研究.而人类基因组序列的测定和人类基因框架图的绘制,为在全基因组范围内进行突变热点研究提供了条件.分析了人类基因组中2 831个基因突变热点区域上简并度的性质,对突变热点区集中在高简并度区或者低简并度区的基因生物学功能进行了分析和分类.研究的焦点集中在某类功能的基因简并度特性一致的情况上.对搜集到的基因简并度特性利用聚类计算进行分析,找到了一些特殊的功能类,属于其中某类功能的基因能够通过聚类分析聚合到一起,从而说明简并度特性也是相近的,这为从基因的简并度特性预测表达物的功能提供了线索.     

从“人类”基因组计划”到“千人”基因组计划

“国际人类基因组计划”被誉为生物学的“曼哈顿原子弹计划”和“阿波罗登月计划”,在2000年,其绘制的人类基因组草图也正式发表。国际顶尖的两大科学杂志《自然》和《科学》同日发表了多国基因组学家联合发表的学术论文,     

大鼠7s RNA顺序的分子克隆、其基因结构和细胞内分布的分析

我们通过体外多聚腺苷酸化的大鼠正常肝7 s RNA,克隆了它的cDNA片段。其中一个克隆p 24的7 s cDNA插入顺序为180个碱基对,其顺序与大鼠Novikoff肝癌7 s RNA顺序比较,存在一个碱基的置换。用这个克隆提供的探针我们比较了大鼠肝细胞和肝癌细胞7 s RNA的基因拷贝数,基因组结构和在细胞内分布。结果表明:7 s RNA基因是多拷贝基因家族;7 s RNA在细胞癌变后含量下降;大约40%7 s RNA分布在细胞核内。我们还就7 s RNA具有调控基因表达功能的可能性进行了讨论。     

利用巢式PCR技术和人类基因组草图搜索法快速获得人类睾丸生精细胞凋亡相关基因TSARG2

从已获得的在隐睾和正常睾丸对照中表达量有明显差异的EST片段 (BE6 44 5 42 )入手 ,设计了基因特异性引物和载体特异性引物进行巢式PCR扩增 ,结合人类基因组草图搜索法 ,从睾丸cDNA文库中快速分离出人类睾丸凋亡相关基因TSARG2的 5′末端而获得全长cDNA ,GenBank登录号为AY0 40 2 0 4(保密期为 1年 ) ,同时应用生物信息学的方法克隆了该基因在小鼠中的同源基因 ,GenBank登录号为AF395 0 83。TSARG2基因的cDNA全长为 12 33bp ,包含 6个外显子 ,基因组跨越 115kb ,编码由 30 5个氨基酸组成的、分子量为 34 75 1的蛋白质 ,与已知蛋白质无明显同源性。查询最新的人类基因组工作草图 ,该基因定位在染色体 4q33～ 34 .1。     

国际人类基因组单体型图计划“中国卷”的最新进展

国际人类基因组单体型图计划是科学家在完成人类基因组序列图谱之后的又一大壮举,加拿大、中国、日本、尼日利亚、英国和美国六国科学家参加了这个项目。中国作为唯一的发展中国家在整个项目中承担百分之十的任务,即构建三号、二十一号染色体和八号染色体短臂的单体型图,同时,还提供一半的亚裔样品。     

合成生物学展望——合成、重构和改造微生物基因组

合成生物学是生物科学领域住21世纪刚刚出现的一个新的分支学科,作为一门新兴的交叉学科,与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同,合成生物学的研究方向是从最基本的要素开始一步步建立零部件。与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的作法不同,合成生物学的目的在于建立人工生物体系,让它们像电路一样运行。     

全基因组蛋白质的标签细胞和小鼠资源库建设

小鼠是最广泛使用的模式生物,构建基因改造的小鼠模型是研究基因功能和疾病发生机制的重要手段.从20世纪80年代发展至今,小鼠基因改造技术更新迭代,主要包括胚胎干细胞介导的同源重组策略、配子介导的转基因策略、以及最新基于CRISPR/Cas9技术的遗传改造策略等.由我国科学家自主研发的全新小鼠基因改造技术——"人造精子细胞...     

基因组分析的贡献：日本食物标识世界领先

2010年6月的标识义务化临近，虾和蟹的过敏标识已经开始。这是因为，能区分虾和蟹的PCR法试剂盒2009年已经商品化。随着过敏原的研究和检测方法的相继开发，标识的范围还将扩大。     

20世纪的中国人类古生物学研究与展望

本文回顾中国人类古生物学在20世纪的主要研究进展。中国的化石曾经数度入围最早期的人类。目前中国已有60余处地点发现了人类化石, 其中最古老的暂时要推云南元谋上那蚌的两颗门齿。对中国人类化石的研究提出了连续进化附带杂交的模式, 支持现代人起源的多地区进化说。中国各时期的化石人类有较显著的地区差异。中国人类的发展可能比喻为既有分支间的杂交融合, 又有小分支的绝灭和局部替代的河网状。     

《科学-转化医学》：霍乱正在改变疫区居民的基因组

据《科学》杂志网站近日报道,霍乱每年夺去成千上万人的生命,但人体并没有坐以待毙,研究人员现已找到证据：在霍乱流行的孟加拉国,当地人的基因组已经进化出多种不同的方式来应对这种疾病。这是人类进化发生在现代社会的一个引人注目的例子。研究传染病对人类进化的影响将有助于设计更有效的疫苗。     

人类肿瘤基因组系统性突变分析带来的机遇

最近发表于《科学》杂志(Science)的“人类乳腺癌和结直肠癌共有编码序列”一文,是继人类基因组计划完成后,对人类疾病状态下基因组改变的首次无偏倚系统性分析.对如何利用该研究发现的候选癌基因获得肿瘤治疗药物的新靶标作初步分析,并介绍这些候选癌基因在识别肿瘤高危人群和依据分子机制更新肿瘤分型方面的潜在应用价值.     

艾滋病预防和治疗的回顾与展望

获得性免疫缺陷综合征(Acquired Immunodeficiency Syndrome,AIDS),即艾滋病,于1981年首次在著名的公共卫生杂志Morbidity and Mortality Weekly Report (MMWR)报道.     

CRISPR/Cas9基因组编辑技术在HIV-1感染治疗中的应用进展

基因治疗是将外源正常基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病,从而达到治疗目的。因此,基因治疗的技术方法在研究持续感染HIV-1或潜伏感染HIV-1原病毒患者的治疗中具有重大的现实意义。目前,现有的基因治疗方法存在识别靶向位点有限及脱靶几率大等主要问题。最新研究表明来源于细菌和古菌的规律间隔成簇短回文重复序列及其相关核酸酶9系统[Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated nuclease 9 (Cas9), CRISPR/Cas9]已被成功改造成基因组定点编辑工具。因此,如何利用CRISPR/Cas9系统实现对HIV-1病毒基因组进行高效靶向修饰,从而达到治疗HIV-1感染病患的目的已经成为当前研究的热点。本文参考最新国内外研究成果,重点介绍了 CRISPR/Cas9基因组编辑技术在HIV-1感染疾病治疗中的应用,主要包括CCR5基因编辑、清除HIV-1原病毒以及活化HIV-1原病毒,以期为HIV-1感染疾病的预防与治疗提供重要研究参考。     

人基因组表达图谱分析和疾病相关基因搜寻──现状与展望(续前)

人基因组表达图谱分析和疾病相关基因搜寻──现状与展望（续前）康毅滨,柴建华（复旦大学遗传学研究所上海２００４３３）二、ｃＤＮＡ随机部分ｆ三、测序及ＥＳＴ的建立以上所讨论的方法均是从基因组ＤＮＡ出发寻找表达序列,与之恰好相反的另一种构建表达图的思路是随机挑选ｃＤＮＡ文库中的克隆进行测序并在染色体上定位,即ｃＤＮＡ策略。人类基因组计划的一个重要目标是获得人基因组３０亿个碱基对的顺序,而以目前的测序技术要在近期内完成这一目标还略显力不从心。