目标序列捕获技术及其应用

耗资30 亿美元历时10 余年完成的人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)给基因组学研究带来了翻天覆地的变化,通过测定人类基因组DNA 的序列,探寻基因在染色体上的位置,明确基因的结构和功能,解读人类的全部遗传信息,人类第一次在分子水平上全面认识自我.在这期间,建立了两项非常重要的高通量技术:基因芯片和新一代测序技术.这两种技术进一步结合,就产生了一种新的解决方案:目标序列捕获测序技术.新一代测序技术的发展和成功应用使得普通实验室对整个人类基因组进行测序成为可能,由此,科学家们提出了千元人类基因组计划①.     

图神经网络在单细胞测序数据上的研究进展

单细胞测序技术使得科研人员能够以细胞级别的分辨率进行基因表达数据分析，以此发现组织(如肿瘤组织或器官组织)中具有异质性的细胞。这项技术对癌症病理学的研究、生命发育过程的探索等起到了重大推动作用。单细胞测序数据有着样本量大、特征多且稀疏的特点，因此近些年一些研究工作尝试使用图神经网络进行单细胞测序数据的挖掘。这些研究工作一般先根据细胞内的基因表达信息将单细胞测序数据转化为细胞图结构，然后使用图神经网络聚合细胞间邻域信息来进行细胞表示学习，并在细胞聚类任务和细胞类型标注任务上取得了很好的效果。本文旨在介绍图神经网络在单细胞测序数据挖掘上的研究进展，并设计实验展示scGNN、scGCN和scDeepSort三个主流的用于单细胞测序数据的图神经网络模型的性能。最后，结合研究进展与实验分析，本文对图神经网络处理单细胞测序数据这一领域的未来研究方向进行了展望，以促进图神经网络更好地服务于单细胞测序数据的挖掘。     

高通量测序技术及其在表观遗传学上的应用

DNA测序技术是现代生命科学研究的重要工具之一,而高通量测序技术在全基因组的研究中发挥着越来越重要的作用。简要回溯DNA测序技术的产生与发展,着重从PCR扩增测序和单分子测序两个方面全面描述了高通量测序中众多代表性的技术及直接测序技术,并从DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控等方面阐述了高通量测序技术在表观遗传学上的运用。     

狭长孢灵芝液体发酵上清液抗氧化活性研究

狭长孢灵芝Ganoderma boninense是最重要的木生真菌之一,主要分布于热带地区,在马来西亚和印度尼西亚是油棕榈树的严重病原菌。本研究以分离自马来西亚雪兰莪州而榄的油棕榈种植园中,生长于油棕榈活树基部狭长孢灵芝子实体的3株菌株为材料,对其抗氧化活性进行了评估。在液体培养的第2、4、6、8、10和12天分别取菌丝体和发酵液,测定菌丝体生物量及发酵上清液中粗多糖、多酚、黄酮和抗坏血酸的含量,并对发酵上清液的相关抗氧化性能指标进行了分析。3个菌株的发酵上清液均表明狭长孢灵芝具有良好的抗氧化活性,但不同菌株在某些次级代谢产物含量和抗氧化指标上表现出强弱程度及出现时间的差异。狭长孢灵芝的多糖和多酚含量以及铁离子还原能力均优于另外两个重要的药用木生真菌,即灵芝Ganoderma lingzhi和栎生桑黄Sanghuangporus quercicola。本研究表明狭长孢灵芝具有开展人工栽培和进行更多药用研究的价值。     

染色质可及性分析的研究进展

在细胞核内,染色质可及性模式会随着外部刺激和发育线索的改变而发生动态变化。染色质可及性重构对于基因表达调控至关重要,在建立和维持细胞特性等方面发挥着重要作用。因此开展染色质可及性的研究对染色质功能上的三维解析具有十分重要的意义。近几年,随着高通量测序技术的进步以及测序成本的降低,基于高通量测序技术的染色质可及性分析方法得到了迅速发展。目前观察和分析全基因组染色质开放与否的常见技术主要有脱氧核糖核酸酶I超敏位点测序（DNase-seq）、微球菌核酸酶测序（MNase-seq）、甲醛辅助分离调控元件测序（FAIRE-seq）以及转座酶可及性测序（ATAC-seq）。本文比较了这4种染色质可及性分析技术的优缺点,详细介绍了它们的原理及主要实验流程,并简要讨论了它们的发展及相关技术的应用,期望通过这些互补的方法为染色质分析领域的未来发展提供一些借鉴和思路。     

第三代测序技术及其应用

第二代测序技术发展到一定阶段以后其缺陷逐渐显现,而第三代测序技术的出现在一定程度上弥补了第二代测序技术在应用方面的缺点.就目前正在发展的5种第三代高通量测序技术的原理进行了阐述,并比较了这几种测序技术的优缺点,最后对三代测序技术在基因组测序,甲基化研究,RNA测序以及医学方面的应用作了简单介绍.     

植物基因组测序的研究进展

近年来,随着测序技术的不断发展,基因组测序技术渐趋成熟并在动物和植物基因组上获得了越来越多的成功,大量植物的基因组的草图和精细图不断地被公布出来。比较和分析了三代测序技术各自的特点,对测序前的准备、基因组组装、注释和比较基因组学等方面的研究进展进行了详细的评述,阐明了植物基因组研究的特点和难点。通过植物的全基因组测序,研究者不仅可以获得该植物基因组和重要功能基因的序列信息,为从分子水平研究植物的分子进化、基因组成和基因调控等提供了一定的依据,而且还对即将测序的植物基因组研究具有重要的借鉴意义。     

高通量测序技术在细菌耐药中的应用

细菌耐药已成为威胁全球人类公共健康的重要因素之一,快速、准确明确细菌耐药的特性、机制及传播特征对疾病治疗及控制耐药菌的传播具有重要意义。高通量测序技术可以同时平行检测多个基因序列的状态,已广泛应用于细菌耐药检测。目前高通量测序技术在细菌耐药领域的应用主要有:全基因组测序技术、目标区域测序技术和宏基因组测序技术。所采用的测序平台主要为Illumina、Ion Torrent、BGI等二代测序和Pacific Biosciences、Oxford Nonopore 等三代测序平台。通过细菌耐药基因预测细菌耐药表型的准确性在很大程度上依赖于成熟的专业耐药基因数据库,各种通用型、特异型及隐马尔可夫模型耐药基因数据库的建立和完善,为高通量测序技术在细菌耐药领域的应用提供了坚实的基础。本文简要介绍了高通量测序技术、数据分析方法及相应测序平台在细菌耐药领域中的应用进展,并同时介绍了细菌耐药数据库的现状。     

基因组暗物质的识别：数量最大的一类非编码RNA的高精度预测算法获得突破

第二代测序技术又称作深度测序技术,应用到RNA上统称作RNA-seq或RNA测序,它已成为基因表达和转录组分析的重要手段。第二代转录组测序数据中含有大量不编码蛋白质的ncRNA序列,因为它们像宇宙中的暗物质一样难以识别和有重要功能,     

首个甲虫基因组问世

一个国际科研团体将在2008年3月27日的《自然》杂志上发表他们的最新研究成果——首个甲虫全基因组序列。新测序的甲虫中文名称为赤拟谷盗（redflour beetle）,学名为Tribolium castaneum,是农业上的一大害虫。因此,它也成为第一种进行基因组测序的害虫,这对农业除害具有重要意义。     

癌症基因组测序方案制定的研究进展

癌症的基因组测序对于癌症的预防、诊断、预后、治疗以及基础生物学研究都有巨大的潜在的应用价值,正是由于其方向广泛,所以基因组测序的方案制定对于实现特定的研究目标,就显得尤为重要。同时,了解了基因组测序方案制定的规则,也有助于评估如今快速增长的发表文献的正确性和重要性。主要论述高通量测序技术在癌症基因组测序中的实际应用,并讨论癌症基因组测序在方案设计和方法学上如何调整,才能更好地实现特定的研究目的。     

基因芯片与高通量测序技术的原理与应用的比较

随着后基因组时代的到来,基因芯片和高通量测序已成为生物化学和分子生物学研究中的两大重要技术。从检测效率、准确性以及自动化程度证实,这两大技术都较传统的遗传学方法有了新的突破。基因芯片技术是一种具有高通量、高效率以及高自动化特点的方法,发展至今无论在核心技术还是工业应用方面都得到广泛的推广。高通量DNA测序技术建立较晚,但是其发展速度快,特别是在技术方面的更新换代极快,不断地改进使得测序的高通量、高准确率在生命科学中的应用也是占据不可逾越的优势。二者在原理上存在着显著的差异,却在应用方面上常常交融。基于此背景,本文以基因芯片技术与高通量测序技术二者在原理和基因拷贝数变异、肠道微生物、农业等应用方面作简要论述和对比。     

基因芯片与高通量DNA测序技术前景分析

基因芯片与第二代DNA测序是两种重要的高通量基因组学研究技术,对于揭示基因组的结构与功能已经并正在发挥重要的推动作用．基因芯片技术建立了10多年,技术日渐成熟,在功能基因组、系统生物学、药物基因组的研究中已经得到了广泛的应用．2003年,454公司首先建立了高通量的第二代测序技术,其他公司相继推出了Solexa和Solid测序技术．虽然第二代测序技术建立的时间不长,但发展非常快,已经应用于基因组,包括测序和表观基因组学以及功能基因组学研究的许多方面．本文简要综述了基因芯片和第二代测序技术及其应用进展,并分析了这两种高通量基因组学技术的前景．     

新一代测序技术的研究进展

大规模DNA测序技术是揭秘人类和其它生物遗传密码的重要技术,在分子生物学和基础医学领域有广泛应用。第二代测序技术的出现使DNA测序的通量大幅提高,测序的成本大幅下降,原来只有在大型测序中心才能完成的测序任务现在已经可以在更多的实验室展开。但是,早期的第二代测序技术仍然存在诸如文库构建过程复杂、测序成本依然较高等缺点。为了克服上述缺点,近三年发展了几种新的第二代和第三代测序技术,这些技术不仅继承了早期第二代测序技术通量高的优点,而且在文库构建等方面取得了重要突破,进一步简化了测序操作,降低了测序成本,缩短了测序时间。本文就几种最新的大规模测序技术的原理、特点与发展趋势进行简要介绍。     

科学家发现新型果蝇基因测序法

美国斯托瓦斯医学研究所开发出了一种名为“全基因组测序法”的果蝇突变基因测序法。研究人员称，在寻找果蝇突变基因上该方法能大幅减少时间和精力。相关研究发表在5月出版的《遗传学》（Genetics）杂志上。     

中国又一基因组研究成果：揭开桑蚕基因奥秘

由深圳华大基因研究院与西南大学合作的研究成果“40个基因组的重测序揭示了蚕的驯化事件及驯化相关基因”在国际著名学术杂志《科学》上发表,这是科学家继2003年在家蚕基因组研究领域取得进展后的又一重要成果。40个代表性家蚕和中国野桑蚕品系。     

《PLoS遗传学》：脑癌细胞系全基因组测序完成

美国加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症研究中心的科学家在1月29日的《公共科学图书馆·遗传学》（PLoS Genetics）专刊上发表论文指出,他们首次完成了脑癌细胞系全基因组测序,这也是截至目前对单个癌症细胞系所做的最为彻底的测序分析。通过使用最新技术,此项测序工作得以在一个月内完成,测序成本大约为3．5万美元。     

DNA序列分析的若干新技术

DNA序列分析在基因工程和分子生物学研究中一直是一项重要的手段。近几年DNA序列分析有许多新的改进,特别是对于Sanger的酶法测序,因为该法一直被广泛采用。 我们知道,在酶法测序中,DNA聚合酶和DNA片段的标记是两大关键步骤。因此本文着重讨论与这两方面有关的新技术,并对若干测序用的重要新试剂也略加介绍。     

应用全外显子测序和显微切割技术识别1 例肺癌患者高频突变基因的异质性探索

目的:通过对一例肺鳞癌患者全外显子测序来识别这例肺癌的可能致病基因,并通过显微切割初步探索这例肺癌肿瘤细胞的起源与演化。方法:利用全外显子测序技术对肺癌肿瘤组织和相应癌旁组织测序;用COSMIC肿瘤数据库比较分析统计出肺癌可能致病基因;用激光显微切割技术提取五个不同部位肿瘤细胞;巢式PCR扩增,一代测序验证基因分型。结果:发现了这例肺癌病人的7个高频突变基因:LPHN2、TP53、MYH2、TGM2、C10orf137、MS4A3和EP300;这些基因在10×镜下和20×镜下经显微切割的肺癌组织的5个不同部位上的基因分型不同。结论:我们通过全外显子测序发现了这例肺癌的7个可能致病基因,并初步探索了这例肺癌肿瘤细胞是多克隆起源的。     

基于高通量测序技术对染色体外环状DNA研究的最新进展

染色体外环状DNA (extrachromosomal circular DNA, eccDNA)是一种真核生物染色体外的闭合环状DNA结构，长度和染色体起源具有较高异质性。ecc DNA这一名称目前主要指大小在数百kb以内的小分子染色体外环状DNA，包括micro DNA、小多分散环状DNA (small polydispersed circular DNA, spcDNA)以及其他未分类的小分子eccDNA等。高通量测序技术(high-throughput sequencing, HTS)是一种可以同时对百万条DNA分子进行序列测定的技术，又名新一代测序技术(next generation sequencing, NGS)，具有高通量、高灵敏度、高准确度等优势。近年来高通量测序结合生物信息学分析技术不仅在揭示eccDNA染色体起源、分子结构、发生机制和潜在功能以及循环系统中的eccDNA分子特征研究等方面发挥了重要作用，而且推动了eccDNA在甲基化等表观遗传学方面的研究。生物信息学软件的发展和eccDNA分析算法的开发也对其研究提供了重要帮助。血浆以及尿液等液体活检常用体液样本中...