測序周報·科研篇：2015十大生命科學圖譜
2015十大生命科學圖譜
圖譜（Map）概念流行起源自人類基因組圖譜（Human Genome Mapping），隨著人類有史以來第一個基因組圖譜問世，科學家們開始大規模的搜尋生命科學大數據……
TOP 10：最全面的人類器官表觀基因組圖譜
來自Salk研究所的科學家們報告稱，他們構建出了來自個體捐贈者（包括女人、男人和孩子）十多種不同人類器官最全面的表觀基因組圖譜。儘管甲基化不會改變個體的遺傳序列，越來越多的研究證實它對發育和健康具有重大的影響。數據發表在6月1日的《自然》（Nature）雜誌上。
論文的資深作者、Salk研究所基因組分析實驗室主任及教授、幹細胞基因組學卓越中心聯合主任Joseph R. Ecker說：「我們發現並非所有的調查器官都具有相同的甲基化模式。一些器官之間的甲基化標記有著明顯的差異，以致我們查看某一組織的甲基化，就可以知道這一組織是肌肉、胸腺或是胰腺。」
參考文獻：Human body epigenome maps reveal noncanonical DNA methylation variation
TOP 9：首個小麥單體型圖譜
美國堪薩斯州立大學的科學家們公布了一項為期兩年的、關於「小麥基因組多樣性」的研究結果，為將來世界小麥的品種改良，打下了重要的基礎。
他們的這項工作，產生了第一個小麥單體型圖譜，詳細描述了全球範圍內的小麥樣品系遺傳差異。在遺傳學中，單體型圖譜是將序列水平變異轉化為多個基因圖譜的一種強有力工具。
參考文獻：A haplotype map of allohexaploid wheat reveals distinct patterns of selection on homoeologous genomes
TOP 8：PNAS發表超級細菌基因組圖譜
由墨爾本大學帶領的一個國際科學家小組，解碼了肺炎克雷伯菌（KP）基因組，這種細菌存在於發展中國家或發達國家的醫院裡。相關研究結果發表在六月二十三日的《美國國家科學院院刊》（PNAS），涉及世界各地 37個研究機構和來自六個國家的300株細菌樣本。
本研究對這種細菌性病原體進行了有史以來規模最大的基因解碼，使科學家們獲得有價值的數據，走在KP演化的前面，因為越來越擔心出現較高傳染性和抗生素耐藥性的菌株。
參考文獻：Genomic analysis of diversity, population structure, virulence, and antimicrobial resistance in Klebsiella pneumoniae, an urgent threat to public health
TOP 7：世界首張人類全面分泌miRNA組圖譜
在一項精心設計的研究中，盧森堡大學的生物學家發現與人們的希望相違，稱作為microRNAs的小分子不適合在血液樣本中用於早期診斷皮膚癌，並且可能也不適用於其他的癌症類型。他們第一次分析了健康人群血清中所有的microRNAs，提供了第一張全面的人類血液樣本「miRNA組」（ miRNome）圖譜。
參考文獻：Comparison of a healthy miRNome with melanoma patient miRNomes: are microRNAs suitable serum biomarkers for cancer?
TOP 6：最完整的酶家族功能圖
美國能源部資助的科學用戶設備，與三大生物能研究中心其中之一合作，開發並分析了纖維素降解酶家族GH55中一種酶的高解析度晶體結構。然後他們進一步運用各種技術，完成了「整個GH酶家族迄今為止最完整的功能圖。」
參考文獻：Active Site and Laminarin Binding in Glycoside Hydrolase Family 55
TOP 5：首張人類癌症非編碼RNA綜合圖譜
隨著對重要但知之甚少的基因組部分——「DNA暗物質」的認識日漸增加，從根本上改變了科學家們研究疾病的方式。人類基因組中包含有大約2萬個蛋白質編碼基因（佔總數的不到2%），而70%的基因組被轉錄為非編碼RNA。但當前仍尚未系統地調查過這些稱作為長鏈非編碼RNAs （lncRNAs）的片段以及它們發生改變的特徵。大多數有關癌症基因組改變的研究都是將焦點放在人類基因組小部分編碼蛋白質的區域上。
由賓夕法尼亞大學Perelman醫學院領導的一個國際小組，現在改變了這一切，他們充分挖掘了這些RNA序列，鑒別出了表達與13種不同類型癌症相關的非編碼片段。張琳在2014年第一次採用這種方法鑒別出了卵巢癌的一些靶點。
參考文獻：Comprehensive Genomic Characterization of Long Non-coding RNAs across Human Cancers
TOP 4：最大規模的蛋白質互作組網路圖譜
作為人類基因組計劃的延伸，蛋白質組學領域正在致力揭示蛋白質是如何執行由生成它們的基因所編碼的過程的。一些先進的工具已幫助鑒別出了驅動細胞功能的一些蛋白質以及與它們協同作用的夥伴蛋白網路。
細胞生物學家們將焦點放在一些特殊的蛋白質家族上，一直在努力解析在一些共同的信號通路中它們相互作用影響健康和疾病的機制。來自哈佛醫學院的科學家們為我們講訴了一個更大的、有關構成人類「互作組」的相關蛋白的複合物及蛋白質簇的故事。由Wade Harper和Steven Gygi領導的一個研究小組，已開始著手捕獲及編寫人類蛋白質組中所有蛋白質複合物的目錄，構建一張他們稱作為BioPlex網路的圖譜。
參考文獻：ResourceSwitch to Standard ViewSwitch to Enhanced ViewThe BioPlex Network: A Systematic Exploration of the Human Interactome
TOP 3：3篇Science文章：大規模人類基因表達差異圖譜
在美國國立衛生研究院基因型-組織表達（GTEx）項目的資金資助下，研究人員構建出了一個萬眾期待的新數據資源，它可以幫助確立個體基因組構成之間的差異對於基因活性的影響以及對疾病的貢獻。藉助於這一新資源，科學家們可以同時探究許多不同人類組織和細胞的潛在基因組學，並有望為研究和了解人類生物學開闢新途徑。
GTEx的研究人員將他們為期兩年研究的初步結果發布在5月7日《科學》（Science）和其他期刊的多篇研究論文中。這些研究工作使人們重新認識了在不同的組織中基因組變異是如何控制基因的開啟和關閉方式與時間，表達和沉默基因的數量，以及如何使得人們容易罹患癌症、心臟病和糖尿病一類的疾病的。
參考文獻：The Genotype-Tissue Expression (GTEx) pilot analysis: Multitissue gene regulation in humans
The human transcriptome across tissues and individuals
Effect of predicted protein-truncating genetic variants on the human transcriptome
TOP 2：《科學》：迄今為止最詳細的大腦連接圖
一項最新研究揭示了將近2000個成體小鼠視覺皮層神經元的形態和電生理特徵，同時也描述了超過11000對細胞間連接。這是迄今為止最為詳盡的大腦連接圖譜，相關成果公布在11月26日的Science雜誌上，從中科學家們了解了大量新型神經細胞類型，以及目前尚未清楚的本地連接模式。
參考文獻：Principles of connectivity among morphologically defined cell types in adult neocortex
TOP 1：最全面的人類表觀基因組圖譜
2月19日，《自然》（Nature）雜誌及其旗下相關的六大期刊同時在線發表24篇科技論文，發布涉及100多種人類細胞和組織的第一張表觀基因組（Epigenome）綜合圖譜。
這24篇論文是表觀基因組學路線圖計劃（Roadmap Epigenomics Program，REP）幾百名參與者數年研究工作的頂點成果，這一計劃是在2006年由一些學術科學家以及美國國立衛生研究院的核心成員首次提出。所有成果均可在Nature的表觀基因組路線圖網站上免費獲取。
參考文獻：Integrative analysis of 111 reference human epigenomes
來源：生物通
本周科研進展12月28日，《美國科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences USA，PNAS)在線發表了北京大學謝曉亮、喬傑、湯富酬團隊的最新研究成果。該項研究在國際上首次建立了一種在早期胚胎階段對各種單基因遺傳疾病和染色體疾病同時進行精確診斷、以避免遺傳病患兒出生的全新的植入前胚胎遺傳學診斷方法MARSALA (mutated allele revealed by sequencing with aneuploidy and linkage analyses，高通量測序同時檢測突變位點、染色體異常、以及連鎖分析)。
清華大學張奇偉實驗室在近期開發了一套新穎的生物信息學方法3CPET。3CPET通過分析目標蛋白介導的染色質相互作用（ChIA-PET數據）、 轉錄調控位點預測、蛋白相互作用網路構建、分層狄利克雷過程演算法分析，能夠在全基因組水平上準確的預測出與目標蛋白一起共同發揮作用的蛋白和蛋白複合體。該研究成果發表在《Genome Biology》。
來自洛克菲勒大學人類傳染病遺傳學St. Giles實驗室的科學家發明了一種新型基因篩查工具Gene Damage Index，用於預測某種人類基因發生致病基因突變的可能性，以輔助研究人員從大量基因信息中篩除與致病因無關的突變。目前，該篩查工具的詳細介紹已刊登在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）雜誌中。
《Reproductive Biology and Endocrinology》雜誌報道了輔助生殖技術生育治療的國際調查結果，共有法國、德國、義大利、西班牙、英國、美國、日本和中國8個國家的生育專家參與了此項調查，旨在提供全面的、全球性的輔助生殖生育治療概況。根據67%的生育專家提供的數據，與前兩年相比，不孕患者的數量逐年上升；正如專家所料，在所有的國家中，輔助生殖生育治療結果隨年齡增加而下降。輔助生殖生育治療的結果因國家而異，其中中國與美國的著床成功率、成功受孕幾率以及出生率最高，而法國與義大利最低。
華中科技大學同濟醫學院的研究人員在國際學術期刊Nature子刊《Scientific Reports》發表研究成果，結果發現可以用基因編輯技術——TALENs，製備了同基因的白血病細胞克隆，並破壞了其中的FLT3基因，從而證明這種基因組編輯方法，是探索基因突變分子基礎的強有力的平台。
來自美國西南醫學中心的分子生物學家們發現一個叫做NORAD的基因編碼的產物長非編碼RNA，能夠幫助維持細胞內正確的染色體數目，一旦該基因失活就會導致細胞染色體數目異常，造成基因組不穩定，這也是癌細胞的一個重要特徵。相關研究結果發表在國際學術期刊《cell》上。
上海生命科學院神經科學研究所張旭院士等研究人員利用高覆蓋度的單細胞測序技術以及體內膜片鉗（in vivo patch clamp）技術，按照轉錄模式、分子標記以及功能注釋將小鼠背根神經節（DRG）分為了10個大類和14個小類，還發現了一個新的軀體感覺受體種類。該成果發表在《Cell Reasarch》上。
《Science》報道，合成生物學可用於生成和選擇性結合細胞因子信號反應的細胞，提供銀屑病等慢性複發性炎症性疾病等的相關治療。Schukur等人利用合成生物學，改造人類胚胎腎細胞為細胞因子的「轉換器」細胞，選擇性地檢測銀屑病炎症生物標誌物：腫瘤壞死因子和IL-22的結合。針對這一發現，改造的細胞被激活，釋放細胞因子IL-4和IL-10，抑制炎症，使銀屑病得到控制。
為了全景式解析結核分枝桿菌複合群（MTBC）的基因組甲基化圖譜，中國科學院北京基因組研究所等研究人員選取了分屬不同譜系的12株MTBC，利用Pacbio三代單分子實時測序技術（Single-Molecule Real-Time, SMRT）對它們的全基因甲基化組進行了全方位的解析。該研究共鑒定到了3種MTBC中特有的m6A甲基化基序及相對應的甲基轉移酶基因——mamA、hsdM 和mamB，並通過實驗驗證了上述酶的活力。通過比較基因組學的研究，該研究還發現了導致甲基化酶失活的基因突變或缺失。該研究成果於2015年12月在線發表於國際期刊《Nuclear Acid Research》。
新發表文章1動物
Whole Genome Sequencing of Field Isolates Reveals Extensive Genetic Diversity in Plasmodium vivax from Colombia. Winter DJ et al. PLoS Negl Trop Dis. 2015 Dec 28.
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Genome sequencing and analysis of a granulovirus isolated from the Asiatic rice leafroller, Cnaphalocrocis medinalis. Zhang S et al. Virol Sin. 2015 Dec 18.
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Detection of bovine leukemia virus and identification of its genotype in Mongolian cattle. Ochirkhuu N et al. Arch Virol. 2015 Dec 28.
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2微生物Selective Spectrum Antibiotic Modulation of the Gut Microbiome in Obesity and Diabetes Rodent Models. Rajpal DK et al. PLoS One. 2015 Dec 28.
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3腫瘤RNA sequencing identifies crucial genes in papillary thyroid carcinoma (PTC) progression. Qiu J et al. Exp Mol Pathol. 2015 Dec 18.
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A cancer cell-line titration series for evaluating somatic classification. Denroche RE et al. BMC Res Notes. 2015 Dec 26.
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Spectrum of EGFR gene mutations in Vietnamese patients with non-small cell lung cancer. Vu HA et al. Asia Pac J Clin Oncol. 2015 Dec 27.
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Comparative analysis of transcriptomics based hypoxia signatures in head- and neck squamous cell carcinoma. Tawk B et al. Radiother Oncol. 2015 Dec 19.
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Mismatch repair defects and Lynch syndrome: The role of the basic scientist in the battle against cancer. Heinen CD DNA Repair (Amst). 2015 Dec 2.
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4其他The Spectrum of CFTR Variants in Nonwhite Cystic Fibrosis Patients: Implications for Molecular Diagnostic Testing. Schrijver I et al. J Mol Diagn. 2016 Jan.
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Limited Clinical Utility of Non-invasive Prenatal Testing for Subchromosomal Abnormalities. Lo KK et al. Am J Hum Genet. 2015 Dec 16.
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Application of small RNA sequencing to identify microRNAs in acute kidney injury and fibrosis. Pellegrini KL et al. Toxicol Appl Pharmacol. 2015 Dec 17.
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