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2016年基因测序都搞出了些什么大新闻?

来源:生物谷 2017-01-14 23:23


2017年1月14日讯 /生物谷BIOON /——近几年来,随着精准医疗、个性化治疗等观点的深入人心,医学研究似乎已经进入了一个新时代——精准医疗时代,研究人员尝试对根据病人基因组、生活习惯、病史等为病人制定个性化的治疗手段。精准医疗近年来的飞速发展离不开一些新技术的发展,其背后的推手之一便是基因测序技术。这项技术通过对基因组的检测,极大地降低了遗传病发病率,在疾病的个性化诊疗及病情追踪过程中发挥着不可替代的作用。随着近年来基因测序技术的发展及成本的降低,不少普通民众也可以使用基因测序进行疾病预防和诊治,为大家带来了极大的便利。

那么2016年这项技术又有什么新的应用和发展呢?本文中小编就对去年基因测序方面的进展进行了汇总,与大家一起学习进步。

研究方面的进展

【1】最大型基因测序揭示健康老人秘密,或通过基因保护防止心智功能丧失

对数百名健康老年人的基因组进行了研究的科学家说,这些老年人的一个秘密可能是通过基因保护防止心智功能的丧失。研究人员在2016年4月21日出版的《细胞》杂志上报告了这一研究成果。科学家的这项工作是迄今为止对长寿无病人群进行的最大规模的基因组测序研究。

为了这项研究,美国加利福尼亚州拉荷亚市斯克利普斯转化科学研究所心脏病学家Eric Topol的女儿Sarah驱车奔赴南加利福尼亚州的各个养老院,招募符合上述条件以及没有服用任何药物的志愿者。而来自美国其他各州以及世界其他地方的受试者则是通过口口相传听说了这项研究。

研究人员将511名长寿完美老人的基因组序列与686个在另一项研究中被测序并代表了普通人群的基因组序列进行了比较。总体来说,科学家发现,与对照组相比,完美老人罹患阿尔茨海默氏症和冠状动脉心脏病的遗传风险更低,但罹患糖尿病和癌症的遗传风险与前者大致相同。其中10名长寿志愿者——在对照组中则没有一人——携带了一个名为COL25A1的基因的罕见变异,该基因与在阿尔茨海默氏症患者大脑中发现的斑块有关。这一发现并不具有统计学意义,但是研究人员推测,这可能只是少量完美老人才具有的。

Topol表示,这些结果意味着健康的长寿人群与那些经历了严重的健康问题后幸存下来的老年人在遗传上是不同的。而其他研究人员则认为这一切目前仍无定论。

【2】基因测序首次进入太空舞台


2016年7月,三名宇航员搭载俄罗斯联盟号宇宙飞船前往国际空间站,并计划在接下来的四个月中进行数百项科学实验。值得关注的是,人类将在太空环境下首次完成基因测序工作。

本次基因测序工作将由女病毒学家凯特•鲁宾斯(Kate Rubins)博士主导。凯特在斯坦福大学获得了生物学博士学位,在HIV、天花和埃博拉等致命病毒的基因组研究方面有着很深的造诣。在太空,她将对来自病毒、大肠杆菌、以及小鼠的样本进行基因测序。

凯特为这次实验做了充足的准备。2009年,她加入了NASA,并在水下完成了大量训练。为了保证在太空中进行基因测序的流程万无一失,凯特也在失重的飞机上演练了多次操作步骤。她的努力让她即将成为在太空进行基因测序的第一人。

【3】澳将用基因测序技术诊断罕见基因疾病


澳大利亚加文医学研究所在2016年7月27日宣布,全澳罕见病患者现在可以通过全基因测序技术获得更准确的诊断。澳大利亚也成为继美国后第二个向公众提供该项测试的国家。加文研究所主任、约翰•马蒂克教授认为,这项技术的普及是澳大利亚医疗卫生发展和疾病诊断的转折点。他表示:“我们对整个基因组了解得越多,就越容易诊断出基因疾病,也可以尽快对症下药。”

据了解,澳大利亚许多人出生时就患有基因疾病,但其中许多疾病都极为罕见,诊断十分困难。全基因测序技术的检测范围广、速度快,且通过简单的抽血采样就能完成。不过,马蒂克教授强调,并非所有人都能接受这一测试。全基因测序将优先服务于那些患有未知基因疾病的患者。患者在进行相关咨询后可进行抽血采样,血液样本将被送往加文研究所进行整体测序。之后,科学家将分析数据确认病人患了哪种病。基因是携带遗传信息的DNA序列,是控制性状的基本遗传单位。DNA测序是指分析特定DNA片段的碱基序列,也就是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)与鸟嘌呤的(G)排列方式。快速的DNA测序方法极大地推动了生物学和医学的研究发展。

【4】基因测序解释RAS基因突变位点对于转移性结肠癌患者复发率和生存率的影响

结肠癌是世界范围内的高发癌症,患者在就诊时经常出现或发展到转移性的阶段,最常见于肝或肺。而转移灶切除术为IV期结肠癌显着延长了患者的生存期,甚至,可以出现长期治愈的情况,然而不同患者复发率和生存率相差极大,医生们仍然无法通过现有的知识来预测临床相关差异在治疗后的结果,因此对此进行更深一步的探索是十分重要的。

近日,来自美国密歇根大学外科学院和纽约纪念斯隆凯特林癌症中心病理学系的研究人员们通过基因测序发现RAS致癌基因突变位置的不同对于结肠癌肝转移肿瘤病理特性和转移瘤切除术后的生存率的影响。本研究中实验人员随机收集了165粒结肠癌肝转移患者肝内肿瘤切除术后的样本,并对其DNA进行检测,研究者们将不同K/NRAS突变位点的病人进行分类观察,结果发现随着外显子突变位点的不同,肝脏转移癌的病理特征和生存率也表现出极大的差异。外显子2和3中的突变相较于外显子4 突变导致更多更强大的下游信号传导。而观察先关患者发现外显子2突变的RAS基因对患者预后几乎没有影响,外显子4突变倾向于形成更大的孤立性的转移瘤,可长时间内无任何病症,对身体不造成影响;而外显子3突变,呈现出更小的,却数量更多的转移灶。外显子4突变的患者复发几率相较于无突变或者其他突变的结肠癌肝转移瘤患者具有明显延长的生存期。

本文第一作者Timothy L. Frankel指出,此次实验只考虑了热点的基因突变,还没有考虑到存在于结肠癌中的许多其它突变,也不排除还存在未识别的与RAS基因突变发挥协同作用的其他基因突变。

【5】基因测序揭示EB病毒多样性


众所周知,EB 病毒 (Epstein-Barrvires,EBV ) 对人体感染率很高,可引起传染性单核细胞增多症 (AIM ),并与某些肿瘤如鼻咽癌的发生密切相关。gp350是EBV表达的包膜糖蛋白,通过与细胞受体CD21(CR2 )的结合,使 EBV得以进CD21细胞,并且因为在体内及体外具有广泛的生物活性而受到关注。gp350诱导的抗体可以中和病毒的感染活性,因而确定gp350上的抗原性表位至关重要。关于gp350生物活性的研究表明,gp350通过影响炎性细胞的信号转导途径,对免疫系统发挥广泛的调节作用,以至有些学者称之为免疫调节因子。因此进一步一对 gp350进行深入研究,对阐明其调节免疫系统的机制及发现新的免疫调节因子具有重要意义。

为了更好了解EBV特异性抗体在不同DNA序列的病毒复制和进化中的作用,来自美国马萨诸塞大学医学院的研究人员们检测了EBV gp350特异性抗体反应,并且对初次感染EBV导致传染性单核细胞增多症的患者的gp350基因进行测序,待六个月后患者进入康复期时在进行一次基因测序。研究人员们在全部康复期患者的血清中都检测到了EBV gp350特异性抗体,但是在急性发作期只有71%的患者血清中检测到,并且抗体的效价从急性发作期到康复期是明显升高的。深度基因测序显示不同患者间gp350序列的差异,但CR2结合位点仍然是高度保守性的。通过基因测序发现,gp350特异性中和抗体的表达水平和活性随着外周血EBVDNA的表达水平上调而上升,从传染性单核细胞增多症的急性发作期到康复期gp350核苷酸序列不断进化,越发多样性,而抗体的滴度也随之直接升高。

此项研究主要通过基因测序发现与病毒包膜多样性密切相关的是gp350基因序列的多样性。原发性外周血病毒载量越高的患者,感染病毒的gp350基因就越加多样性。这项发现对于日后研究更加有效的抗体和研制更加精准的疫苗提供了新的思路,具有重大意义。

【6】个人基因测序的反面:突变或并不致病


对于遗传学家Heidi Rehm来说,2016年夏季的一个科学项目让她的家庭很快陷入一场医疗危机。2016年7月,她为14岁的女儿预定了DNA测试,希望找到女儿一颗恒牙未能长出来的遗传学原因。然而,她和女儿却发现她们都携带了一种与扩张性心肌病相关的基因突变,这种心肌异常会导致突然死亡,对成年人尤其严重。

在咨询一名心脏病专家并调查她家人的该基因突变(仅发现于心肌病确诊患者)之后,Rehm发现,这个突变并不像一开始认为的那样致命。她的故事说明了基因测序在成为医学保健一个常规项目之前,依然有很长的路要走。因为大多数与疾病相关的基因都是在患者及其家人中间被发现的,遗传学家对突变如何在并未明显发病的人体内发展并未有准确的了解。“这是目前这一领域的聚光点。”美国马萨诸塞州波士顿布莱根妇女医院遗传学家Robert Green说,“很多人非常担心对外表健康的人进行广泛的基因组测序可能会带来伤害。

产业方面的进展:

【1】基因测序技术引发专利官司

一种价格低廉、方便携带的DNA测序方法,即纳米孔测序正待起飞,但该技术已经引发一家产业巨头和一家备受瞩目的创业公司之间的法律战争。近日,控制着基因测序产业的亿明达公司对牛津纳米孔技术公司提出诉讼,后者是推广商业化纳米孔平台的首家公司。亿明达称,牛津公司的两项主要设备对亿明达掌握的专利存在侵权。

这场战争受到那些已经在使用牛津公司产品的研究人员的密切关注,最终结果将取决于目前仍是秘密的这项技术的一些细节,事情可能将两家公司引入专利法的黑暗角落。

【2】中国首部二代基因测序技术临床应用共识出台


据报道,目前我国正在制定“精准医疗”战略规划,这一规划或将被纳入到“十三五”重大科技专项,这预示着在中国,精准医学正驶入高速发展的快车道。在精准医学时代的早期阶段,规范满足临床诊疗要求的二代基因测序技术(NGS)的标准与应用,提高准入门槛,确保这部行业发展“导航仪”的精准性显得尤为重要。基于此,中国临床肿瘤学会(CSCO)肺癌诊疗指南发布会在北京举行,同时出台首部《中国肿瘤驱动基因分析联盟(CAGC)二代测序技术临床应用共识》(下称《共识》),帮助指导基因检测及NGS技术规范合理应用,给我国患者切实带来治疗和生存获益。

“共识”由实验室癌症遗传学家、临床肿瘤学专家、生物信息学专家、病理学家和其他人员组成的专家组起草,包含了NGS的技术应用现状、临床多个瘤种的NGS检测内容、样本处理、测序流程、数据管理、信息学分析、结果报告解释和咨询等多个方面内容的阐述。CSCO计划通过在基因检测方面进行三个步骤全面提升精准医学:形成和发布NGS临床应用共识是第一步的工作,然后是通过一系列标本检测验证共识是否可行、准确,并做相应的修正。第三步是和药物研发公司联合检测,通过大数据分析发现其中某个特别的基因,或完全有可能作为药物治疗的靶点,帮助药物研发公司对此靶点开展研究,这对推动整个行业的发展作用非常重大。

在此基础上,CSCO还计划针对肺癌、乳腺癌肝癌、胃癌、结直肠癌、包括白血病在内的造血系统等六种恶性实体瘤开展以NGS 技术为主的驱动基因谱分析,提出适合我国临床肿瘤学实践的一系列肿瘤的 NGS检测技术、分析内容、诊治模式的共识、流程、标准和规范。

【3】中科院昆明动物所等发布新款基因测序软件

中科院昆明动物研究所研究员马占山与美国马里兰大学叶承曦博士在基因测序领域的合作再次取得重要突破。合作团队近日正式发布了一款代号为 Sparc 的软件

针对第三代基因测序仪硬件错误率高达15%~40%的问题,该团队研发出了一套“线性复杂度”(复杂性最低)的算法,Sparc软件即基于该新算法完成。综合测试显示:采用测序深度仅为30x的三代基因测序数据,Sparc取得组装共识(Consensus)时错误率低于0.5%;同时与目前最优秀的同类软件相比,Sparc可节省计算时间和内存达80%。这一重要突破为推进基因测序技术迈向三代技术的产业升级提供了又一关键软件技术。

【4】基因测序公司Phosphorus获1000万美元A轮融资,预防不孕不育


2016年7月27日,Phosphorus 宣布完成1000万美元A轮融资,由FirstMark Capital领投,公司创始人及另外几个天使投资人参投。公司计划利用本轮融资壮大公司计算机科学家、工程师和遗传学家团队,推动新的临床试验及软件产品开发。

Phosphorus去年刚从基因组公司Recombine分拆出来,由Recombine联合创始人兼CEO Alexander Bisignano率领部门内的计算机科学家和工程师团队成立了这一新公司。之前,Recombine 进行了一个医学测试,将备孕夫妻的基因进行测序,这样就能了解任何潜在的可能影响未来孩子的遗传性疾病或隐性突变。2015年,Recombine以8500万的价格被CooperSurgical 收购,这一医学测试也一并出售给了CooperSurgical,但Recombine保留了测试的软件平台和数据地图。所以现在,Phosphorus 仍可以利用相关数据地图资源。

Phosphorus进行的FertilityMap研究能够测试夫妻任何可能的不孕迹象,客户可以根据测试结果采取相应的预防措施,防止任何潜在的不孕不育。此外,相关研究人员也可以使用这一产品开展自己的研究。生育诊所和直接客户也可以利用其中的数据和必要的资源。

【5】重磅!23andMe将停止进行下一代基因测序业务,至少5名项目实验员被解雇


根据国外著名社区BuzzFeed报道,23andMe宣布将不再进行新一代DNA测序,并且停止了项目实验室。大约有6名员工被犹他州盐湖城的实验室中解职。但是,据LinkedIn的数据显示核实,预计至少有五个实验员被解雇,其中甚至包括首席医疗官Jill Hagenkord博士,他从2014年就开始负责这个项目了,是这个项目的领头人。

23andMe将会继续销售其核心产品,这是一套199美元的DNA测序设备(包含试剂盒),通过基因测试,可以了解健康状况以及祖先血统。公司创始人Anne Wojcicki曾在9月接受TechCrunch采访时表示,公司将会更加努力从世界各地不同人种,收集更多遗传信息,来保证基因数据的多元化。但新一代的测序技术,通常被称为下一代测序,现在不会成为公司的工作重心。(生物谷Bioon.com)

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