基因新闻 第163页

2016年10月17日/生物谷BIOON/–DNA片段重复在人基因组中是比较常见的。DNA重复一直被提出为一种进化机制，但是它们也能够与人类疾病相关联。如今，在一项新的研究中，来自德国马克斯-普朗克分子遗传学研究所和柏林夏里特医学院（Charité-Universitätsmedizin Berlin）的研究人员证实依赖于DNA片段重复在基因组上的位置，它们能够导致新的被称作拓扑相关结构域（topologically associated domain, TAD）的功能单位形成。他们描述了不同大小的DNA片段重复如何产生新的TAD和重复基因如何能够获得新的功能。这种机制代表着新的基因功能在进化过程中如何产生的一种可能的方式，对理解人类中的基因突变产生深远的影响。相关研究结果发表在2016年10月13日那期Nature期刊上，论文标题为“Formation of new chromatin domains determines pathogenicity of genomic duplications”。

TAD是基因组中的在空间上分隔开的区域。它们是平均长一百万个碱基对的DNA片段，含有一个或多个基因和它们的被称作增强子的调节元件。增强子控制一个基因何时在哪个细胞中开启或关闭。TAD彼此之间通过边界元件（boundary element）分隔开，因此一个TAD中的基因活性独立于相邻TAD中的基因活性。

通过研究SOX9基因区域中不同大小的DNA片段重复，研究人员发现TAD的一种之前未知的功能。SOX9基因负责表达一种在骨骼发育和男性性功能发育中发挥重要功能的转录因子。通过分析基因组的三维结构，他们能够证实两个长的TAD位于SOX9区域。它们当中的一个含有SOX9基因和它的调节元件；另一个含有KCNJ2和KCNJ16两个基因（两个钾离子通道）和它们的调节元件。

不同类型的重复

SOX9基因区域中的重复能够导致显著不同的临床现象。为了理解这些差异，研究人员研究了三种重复，它们都包括SOX9基因的调节元件，以及其他的不同长度的DNA片段。

研究的第一种序列重复在人类中导致性别由女性反转为男性。尽管有两条X染色体，但是受影响的个人在形态学上是男性的。研究人员发现这种重复仅影响在SOX9 TAD 中存在的这种DNA片段和调节元件。然而，令人吃惊的是，包含这个区域的更长的序列重复延伸到邻近的基因KCNJ2和KCNJ16，因而含有相邻TAD的序列，不过对性别决定没有临床影响。相比之下，更长的不仅包含SOX9区域中的这种非编码性DNA而且也含有附近的KCNJ2基因的序列重复导致库克斯综合征（Cooks syndrome），即一种手足遗传异常的疾病，它的特征在于缺乏指甲以及缩短的手指和脚趾。

TAD内重复（intra-TAD duplication）和TAD间重复（inter-TAD duplication）

论文通信作者Stefan Mundlos说，“依赖于重复出现的位置，我们不得不区分TAD内重复和TAD间重复。在性别反转中，TAD内的调节元件发生重复，因此由此产生的影响仍然局限于这个TAD内。因此，仅仅这个TAD中的基因不再受到调节，这意味着它过多或过少地被激活。就SOX9基因而言，这个基因的活性增加，导致男性性别发育，即便受影响的人在遗传上是女性。”

鉴于TAD彼此之间在功能上分隔开，TAD内重复仅影响一个TAD，而不会影响邻近的TAD。相比之下，对TAD间重复而言，不仅SOX9区域的调节元件发生重复，而且两个TAD之间的边界元件也发生重复。这种边界元件重复确定了一个新的TAD（neo-TAD, 新TAD），这个新的TAD包含基因组中的这个重复区域，并且将它与基因组的其他部分隔离开。

Mundlos说，“一个新TAD的影响依赖于它含有基因组中的哪些序列元件。如果这个新TAD仅含有调节元件而不含有基因，那么它对有机体没有影响。附近的基因因被TAD边界元件隔离开不会受到这些调节元件的影响。然而，如果一个新TAD含有调节元件和来自邻近TAD的一个基因，那么该基因能够受到这个新TAD中的这些调节元件（增强子）的调节，从而导致基因异常表达，这可能触发畸形或疾病。”

携带基因和调节元件的TAD重复

正是研究人员研究的第三种TAD重复触发库克斯综合征。这个新TAD不仅含有SOX9基因的调节元件，而且也含有KCNJ2基因的一个拷贝。这个新TAD中的KCNJ2基因会受到SOX9基因中的调节元件的调节。因此，在发育期间，它在错误的时间和错误的组织中被激活，产生与这个综合征相关联的畸形。

通过在理解基因异常时将这个TAD结构考虑在内，科学家们能够比之前更加准确地预测突变的影响。比如，这会与导致遗传疾病和癌细胞中的基因变化的重复相关联，其中在癌细胞中，重复经常会发生。

重复是进化驱动力之一。基因重复使得基因拷贝产生新的不同于原始基因的性质成为可能，在这个过程中，原始基因仍然不会受到影响。通过能够将新TAD中的调节元件和基因进行新的组合，重复可能代表着一个出现新的基因功能的进化机制。（生物谷 Bioon.com）

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Formation of new chromatin domains determines pathogenicity of genomic duplications

Martin Franke, Daniel M. Ibrahim, Guillaume Andrey, Wibke Schwarzer, Verena Heinrich, Robert Schöpflin, Katerina Kraft, Rieke Kempfer, Ivana Jerković, Wing-Lee Chan, Malte Spielmann, Bernd Timmermann, Lars Wittler, Ingo Kurth, Paola Cambiaso, Orsetta Zuffardi, Gunnar Houge, Lindsay Lambie, Francesco Brancati, Ana Pombo, Martin Vingron, Francois Spitz & Stefan Mundlos

doi:10.1038/nature19800

2016年10月16日/生物谷BIOON/–一种微小的病毒可能像黑寡妇蜘蛛一样蜇人。这是美国范德堡大学病毒学家Sarah Bordenstein和Seth Bordenstein对一种攻击沃尔巴克氏体（Wolbachia）—该寄生菌不仅成功地感染黑寡妇蜘蛛而且也成功地感染一半以上的节肢动物物种（包括昆虫、蜘蛛和甲壳纲动物）—的病毒进行基因组测序时作出的令人吃惊的发现之一。相关研究结果于2016年10月11日在线发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“Eukaryotic association module in phage WO genomes from Wolbachia”。

Seth说，“发现与黑寡妇蜘蛛毒素基因相关的DNA非常令人吃惊，这是因为它是首次发现噬菌体—感染细菌的病毒—携带类似动物的DNA。”

正常情形下，噬菌体，如这项研究中研究人员研究的WO噬菌体，携带裂开和打败它们感染的原核细菌细胞防御系统的特定基因。Seth说，不过在这项研究中，“与黑寡妇蜘蛛毒素基因相关的DNA片段是完整的和广泛分布的。也有证据表明这种噬菌体制造杀虫毒素，但是我们并不确信这些毒素如何被使用。”

研究人员也发现WO噬菌体拥有许多来自动物基因组的其他DNA片段。这些片段包括在动物体内真核细胞中发现的用来检测病原体的DNA序列，这种序列也参与触发细胞死亡。此外，存在几种被这些细胞用来逃避免疫反应的基因。Seth评论道，“这些序列更多是真核病毒而不是噬菌体所特有的。”

他猜测，WO噬菌体在这方面如此特别的原因在于它感染的宿主靶标的生活周期。一旦沃尔巴克氏体感染宿主节肢动物，它就将自己包裹在这种节肢动物的一层膜中。因此，这种噬菌体不得不强行穿过这些真核膜以便侵入或逃避。

他说，“我们猜测这种噬菌体在包围着沃尔巴克氏体的节肢动物细胞的膜中制造孔，因而允许它克服包围着沃尔巴克氏体的沃尔巴克氏体膜和节肢动物膜。这可能是它使用这些蛋白中的一些的方式。”

Seth和Sarah的测序和生物信息学研究也允许他们鉴定出WO噬菌体用来将它的基因组插入到沃尔巴克氏体染色体中的DNA序列。这种信息可能提供一种基本的能够被用来对这种沃尔巴克氏体进行基因改造的工具箱。

这种能力可能被用来加强正在进行的利用沃尔巴克氏体抵抗登革热病毒和寨卡病毒的研究。已证实沃尔巴克氏体阻止这些病毒在传播它们的埃及伊蚊中增殖。利用沃尔巴克氏体感染蚊子并进行传播已在澳大利亚、巴西、哥伦比亚、印度尼西亚和越南成功地进行过现场测试。（生物谷 Bioon.com）

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Eukaryotic association module in phage WO genomes from Wolbachia

Sarah R. Bordenstein & Seth R. Bordenstein

doi:10.1038/ncomms13155

图片摘自：lifescience.roche.com

2016年10月16日 讯 /生物谷BIOON/ –日前，来自普渡大学的研究人员通过研究阐明了一种关键的表观遗传学机制，其或许是一种关键因子来揭示基因如何被开启和关闭，相关研究刊登于国际杂志Nucleic Acids Research上。遗传学和表观遗传机制都能够调节人类机体基因的表达，外部环境因素，比如来自烟草烟雾中的致癌物或许就能够干扰机体正常的表观遗传调控机制，这就会改变基因表达，进而导致癌细胞的产生。

研究者Humaira Gowher非常感兴趣研究控制基因表达的机制，文章中他通过操纵表观遗传因子，比如将DNA甲基化添加至基因的某个位点来研究基因表达的过程；基因表达能够通过遗传调控元件，比如启动子和增强子，当细胞需要表达特殊基因时，其增强子元件就会同启动子进行相互作用来刺激基因的活化；当基因需要被关闭或抑制时，其特殊的增强子就会脱离启动子。

所谓的DNA甲基化就是将甲基化基团添加到DNA的碱基胞嘧啶上，从而将胞嘧啶转换为甲基胞嘧啶，基因启动子和增强子位点甲基胞嘧啶的存在和基因的失活直接相关，DNA的甲基化能够通过名为DNA甲基转移酶（Dnmts）来进行催化。文章中，研究者Gowher及其同事通过研究发现，在基因表达期间，Dnmts对于释放增强子非常重要，而且特殊的酶类能够扮演“继电器开关”的作用，即一种酶类的活性能够开启下一个酶类的活性，最终诱导Dnmt3a在特殊位点对DNA进行甲基化作用。

研究者表示，我们发现的过程或许能够为细胞提供一种途径来在特殊增强子位点控制Dnmts的活性，而在这种特殊的增强子位点上DNA的甲基化必须被“存放”以便当其在需要时能够关闭特殊基因的表达。此外研究者还研究了一类多潜能性基因的机制，即这种基因在干细胞中进行表达，干细胞能够快速复制并且停留在一种未分化的阶段以便其能够被进行指派成为特殊类型的细胞，在细胞分化的过程中，多潜能性基因能够被关闭而且DNA甲基化也会发生。

当外部因子或环境因子对分化的细胞进行作用时，DNA的甲基化作用就会被干扰，从而就会诱发细胞变为多潜能状态，最终就会导致损伤和癌变的细胞快速增殖。最后研究者Gowher说道，理解细胞调节抑制机制的途径或许就能够帮助我们理解损伤发生的原因，同时也为开启特定基因的表达提供思路。后期研究中研究者将会继续深入研究基因上游所发生的事件，尤其是对能够调节DNA甲基转移酶活性的信号进行研究。（基因宝jiyinbao.com）

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图片来源：medicalxpress.com

2016年10月16日 讯 /生物谷BIOON/ –最近，一项刊登于国际杂志Molecular Biology of the Cell上的研究报告中，来自美国弗吉尼亚联邦大学的研究人员在男性不育症研究领域取得了新突破，他们阐明了一种特殊基因在精子鞭毛形成过程中扮演的重要角色，精子鞭毛是推动精子运动的附加物。

研究者表示，在这篇题为“Intraflagellar Transport Protein IFT20 is Essential for Male Fertility and Spermiogenesis in Mice”的研究报告中，我们揭示了鞭毛运输蛋白IFT20在雄性精子形成过程中所扮演的角色，同时还研究了对精子鞭毛形成重要的基因以及雄性生育力。研究者指出，精子如果没有鞭毛就不能运动。

Zhibing Zhang博士指出，研究表明，IFT20蛋白对于雄性小鼠的生育力以及精子形成非常重要，而且该蛋白的主要功能就是为精子鞭毛形成来运输蛋白货物。当然研究中研究者还揭开了男性不育的新型遗传因素。在人类中，男性不育占到了所有不育症的40%至50%，而且其影响着大约7%的男性健康，很多不同的医疗条件和其它状况都会引发生育问题，但引发男性不育最常见的问题就是影响男性睾丸发挥作用的问题，很多病因研究者并不清楚，这种问题占到了50%左右的患者，而且遗传因素或许是主要的原因所在。

目前存在两种类型的纤毛：可动纤毛和初级纤毛，可动纤毛在精子、气管上皮细胞以及大脑脑室中广泛存在，其主要的功能就是负责运动；而初级纤毛则主要存在于几乎所有的哺乳动物细胞表面，纤毛在这些细胞中的功能就是作为传感器发挥作用，而且在初级纤毛中还存在多种的信号通路。

鞭毛内运输(intraflagellar transport，IFT)对于纤毛的发育非常重要，纤毛的缺失会导致发育障碍、糖尿病和癌症的出现，目前大约有20种IFT基因，这些基因非常重要以至于如果其在小鼠中被干扰突变的话，就会导致小鼠在成年前发生死亡，如今研究者已经在初级纤毛中研究了IFT基因的功能，但关于可动纤毛却很少有研究进行；尽管在任何哺乳动物细胞中，精子都有着最长的能动纤毛，但目前由于胚胎死亡，几乎没有关于雄性精子细胞发育的相关研究在进行，因此本文中研究者或将成为世界上首个利用条件基因敲除小鼠来阐明IFT基因关键作用的研究团队。（基因宝jiyinbao.com）

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Intraflagellar transport protein IFT20 is essential for male fertility and spermiogenesis in mice.

图片摘自：www.healthandfitnesstalk.com

2016年10月16日 讯 /生物谷BIOON/ –日前，来自帝国理工学院的研究人员通过利用病毒将特殊的基因片段运输到小鼠大脑中，从而成功抑制小鼠患阿尔兹海默氏症，相关研究刊登于国际杂志PNAS上，该研究或为后期开发治疗诸如阿尔兹海默氏症等神经性疾病的新型疗法提供思路。此前研究中，研究者在实验室发现，名为PGC1-α的基因能够抑制细胞中β淀粉样蛋白的形成，β淀粉样蛋白是大脑中淀粉样斑块的主要成分，而阿尔兹海默氏症患者大脑中能够发现β淀粉样蛋白的粘性聚集体，而且这些淀粉样斑块被认为能够诱发患者脑细胞死亡。

在英国阿尔兹海默氏症影响着大约52万人的健康，患者的症状包括：记忆缺失、混乱、情绪或个性的改变等，目前全世界大约有4750万人饱受痴呆症的影响，而阿尔兹海默氏症就是最常见的痴呆症。尽管当前的药物能够帮助减缓患者的症状，但针对该病并没有有效的治疗方法。

研究者Magdalena Sastre表示，尽管当前的研究发现表明，基因疗法对患者具有潜在的治疗效应，但却有很多障碍需要克服，而当前唯一的方法就是通过注射的方式将基因直接运输到患者大脑中，然而有证据表明这种方法似乎需要进一步进行探究分析。在实验中所用到的修饰化的病毒名为慢病毒载体，其是基因疗法中常用的一种病毒载体。研究者通过修饰慢病毒感染细胞的方式产生了一种新型的病毒版本，其能够将基因运输到特殊的细胞中，同时在一系列实验中其还能够治疗诸如关节炎、癌症等疾病，此前研究者就在临床试验中成功地利用慢病毒载体将基因运输到了帕金森患者的大脑中。

这项最新研究中，研究者将包含基因PGC1-α的病毒注射到对阿尔兹海默氏症敏感的小鼠大脑的两块区域中，即海马体和大脑皮层；研究者对早期阶段的阿尔兹海默氏症小鼠进行研究，这些小鼠大脑中并未产生淀粉样斑块，四个月后他们发现，相比未接受基因疗法的小鼠而言，接受治疗的小鼠大脑中淀粉样斑块的水平较低，此外，相比对照组小鼠而言，接受治疗的小鼠的记忆表现和正常小鼠一样。

研究者指出，利用这种新型的基因疗法似乎能够有效治疗早期阶段的阿尔兹海默氏症，当然后期他们还需要在临床研究中进一步探索，目前并没有有效的疗法能够抑制阿尔兹海默氏症的进展，因此研究者希望能够通过更多创新性的研究来，比如基因疗法等方法来治疗阿尔兹海默氏症。本文研究表明，PGC1-α似乎是未来研究者开发新型疗法的靶点。（基因宝jiyinbao.com）

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近年来精准医疗行业发展迅速。基因测序行业也正在经历市场快速扩增的的阶段。依据BCC Research的预测，2015年全球精准医疗市场规模近600亿美元，今后5年年增速为15%，是医疗行业整体增速的3至4倍。其中，全球基因测序市场规模预计未来几年将保持超过20%的增速，而具Markets and markets预测中国的基因测序产业2012-2017年间复合增长率有望达到20%-25%。

2016年10月11日，在生物谷与慕尼黑展览(上海)有限公司联合主办的”LSAC生命科技论坛：高通量测序技术与应用”会议上，派森诺生物科技有限公司CEO孙子奎分享了他对基因检测行业发展前景的看法。

基因测序产业链包括：上游的仪器制造、中游的测序服务、下游的数据分析与应用。其中，上游市场由于仪器更新换代周期较长，呈放缓趋势。而在中国这样一个人口众多的国家，基因测序产业链中下游市场具有较大的潜力。

那么处在中下游的中国基因测序公司应该如何定位自己呢？孙总认为应该从以下几个方面入手。

首先是需要建立一套适合自己的商业模式。国外测序公司的布局方式主要有两种类型，①以23and me为典型的通过累积的基因组样本量，以提供大数据来解决疾病问题；②以罗氏为典型的从测序仪的细分领域入手来切入市场。

创新是测序行业发展的源泉。对于中小企业而言，应该着力于低成本的创新。目前测序市场的融资情况不甚理想，在缺乏资金支持的情况下节约成本十分重要。

此外，发展出适合当下的运营销售模式也是一个重要的方面。

最后，借助资本的力量，是现代企业发展壮大的必由之路。在融资过程中应当充分考虑自身企业的发展阶段，吸引到适合自己的资本。

孙总表示，随着中国经济发展战略的转移，从”中国制造”到”中国智造”已经成为必然的趋势。选择适合自己的创新发展战略，应该是基因测序行业中每一个从业者都应该思考的问题。（基因宝jiyinbao.com）

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2016(第三届）下一代测序发展论坛

会议时间：2016.11.17-2016.11.18     会议地点：上海

会议详情： http://www.bioon.com/z/2016ngs/

目前的下一代基因测序（NGS）市场，Illumina继续独占鳌头。自从推出HiSeq X测序平台以来，大幅度降低了基因测序的成本，即使是研究级全基因组测序的成本一直稳定在1000美元左右。至此以后，这一水平的唯一竞争对手——华大基因的Revolocity测序仪也显得吃力。这也引起了许多研究人员猜测，长此以往会导致这一领域缺乏竞争力，导致NGS的发展（至少在短链阅读研究上）十分缓慢。但令人欣慰的是，NGS在其他领域的应用发展也十分迅速。

近日，Genetic Engineering & Biotechnology News对这些领域做了一次盘点。

1.长链阅读技术

NGS在长链阅读领域有巨大的进展，揭示了基因组合转录的复杂性。在基因组的分析过程中，主要的问题是处理重复序列的DNA。如果序列重复的长度要长于基本阅读的长度，那么实现参考基因组的唯一映射就会变得很困难，甚至是不可能。

无独有偶，基因转录的分析过程也面临同样的挑战。“大多数基因包含了多个外显子，以至于mRNA的长度比阅读范围的长度要长。”Personalized Healthcare 的Brenton Gravely博士表示：“因此，利用长链阅读来准确无误的了解特定样品中存在哪一种异构体，是不太可能的。”

Oxford Nanopore是一家备受关注基因测序公司。去年春天，Oxford Nanopore率先推出了基于纳米孔技术的测序仪MinION。尽管 后来Oxford Nanopore推迟了正式发布的时间，但公司已经确实将它的技术推广到大众。目前，超过1000家研究团队使用是MinION测序仪。

在最初版本发布一年之内，通过对酶化学和纳米孔设计的一系列改进，MinION的生产量从不足1亿增长至超过10亿。从质量，产量和成本来看，MinION与Illumina还存在一定差距，但 Oxford Nanopore 的仪器却在两方面占有优势：阅读长度和可移动性。

在使用者的报告中反馈出，成千数万次阅读中的平均长度超过了10万。DNA的输入质量和预备存储似乎是限制阅读长度的唯一真正的因素。也就是说，如果满足了输入质量和预备存储，就能够延长阅读长度。

同时，MinION还是一款可手持的测序仪，甚至可以在野外完成数据收集，不需要将处理后的样品带回实验室再进行分析。一开始，数据质量远远低于Illumina，但经过改进，数据质量已经大幅提高。最新的R9 主打快捷模式，在理想环境下，测试的精度已经上升到95%。

太平洋生物是长链阅读测序的领导者，近年也是成果颇丰。去年美国人类遗传学会上，公司公布了一个新的平台—Sequel。这个平台是与罗氏合作开发的成果，相比之前的RS II，在各个方面都有提升。

与RS II相比，Sequel的输出率更大，所占空间不到之前2/3，成本也只需要之前的一半。一直以来，太平洋生物科学公司都希望平台能够充分利用，解决化学和供应问题，特别是对可消费的SMRT（single molecule， real time）细胞。目前，这两个问题似乎都得以解决，公司正在等待第一批客户生成的数据反馈。

除了以上两家，行业内有影响力的还有GemCode的10X Genomics，可以从底层短链阅读数据生成连接。尽管这项技术还存在一些瑕疵，比如对于长于底层短链阅读的重复片段作用不大。但目前平台运作良好，今年早些时候还与Illumina 签订了联合营销协议，如果 Illumina的Moleculo synthetic长链阅读技术衰退，则协议开始生效。

尽管有所进步，但长链阅读技术，特别是基因转录测序，仍有问题仍急需解决。“而其中一个问题就是目前这些平台的吞吐量，但更大的问题是，逆转录酶的间断性还不够。”Gravely博士解释道：“在RNA直接测序中，性能优越的逆转录酶可以带来很大的改变。”

令转录研究人员兴奋的是，Oxford Nanopore在最近发表的一篇论文中表明，他们正着手推出利用MinION 直接测序RNA的商业试剂盒。

2.单细胞基因组学

另一个应用就是单细胞基因组学。到目前为止，所有NGS项目（只有极少数例外）都是在混合细胞中进行的，即从上千乃至上万个细胞中对单个细胞进行测序。如果所有的细胞都是完全均匀的，那么所有细胞可作为一般情况下的体细胞基因组，这并不是一个问题。然而，许多应用程序中，并不是所有的细胞都是完全均匀的，需要集中汇集挑选关键信息。

例如，肿瘤活检就极富异质性，包含了体细胞和癌细胞。不仅如此，即使是同一个肿瘤的癌细胞也可能有不同的基因组。汇聚多个细胞，就会产生一个混合的基因组库，加大了解释和分析的难度。目前的研究水平，只有小部分的细胞变化是可以忽略不计的。

一开始，研究人员采取的策略是尝试在活检组织内部的几个不同的地方，分别采取几个单细胞进行测量。如果积累了足够多的个体测量，那么就可以建立一个全面的肿瘤基因组视图。

另一个方法就是单细胞途径。转录组是高度可变的细胞，将细胞聚集起来可以掩盖基因表达模式的潜在变异。

“就在几年前，上百个单细胞的转录学分析可能花费大量的时间和资源。”基因组学科学家Richard Shen最近离开了Illumina跳槽到RS技术公司，他提到：“现在，随着简单易用的NGS文库技术的发展，大大降低了开发成本，分析上千个单细胞不仅成为现实，而且所分析得到的数据在许多应用中也显示了价值。”

对于单细胞库的制备，许多平台都可以实现：Fluidigm的C1，可以同时处理800个细胞；Chromium的10X Genomics，更是可同时处理多达48000个细胞。这样的处理能力，并不是每个研究人员的目的，Gravely 指出：“一些平台或者自制设备的吞吐量是非常让人兴奋的，我们所希望看到的是叠加效果，比如像holy grai这样的单细胞长链阅读测序仪。”

3.癌症液体活检

同样吸引人注意应用就是癌症诊断的液体活检。某种程度上，NGS在肿瘤活检领域的应用在正越来越普及。Foundation医学的FoundationOne测试就是最好的例子。一个由315种相关癌症基因的标记组合成的单一测试面板。这些基本面板测试取代了传统的单一基因测试。

癌症诊断也在从肿瘤组织活检向液体活检偏移。不同于从肿瘤上切片提取DNA，癌症液体活检从循环肿瘤细胞（CTCs）或者患者血液中游离细胞中提取游离DNA（cfDNA）。就目前来看，由于提供了许多解刨和细胞结构的信息，肿瘤组织活检暂时不会消失，但是许多液体活检的研究人员表示，液体活检具有更多功能性。

“从癌症筛查的角度来看，液体活检更具有吸引力，因为他们不但更简单准确，而且可以进行癌症之前的常规检查。”Freenome联合创始人兼首席执行官 Gabriel Otte表示：“从预防和确诊病人的检测来看，液体活检同样具有优势，尤其是那些超过30%因为各种原因不适合侵入性活检的病例。”

作为一个热门的新领域，一些新兴企业正迅速成长，更多的大公司正在革新以占取庞大且不断增长的市场。

早在2014年，Guardant Health声称他们是第一个走向市场的液体活检企业。这一诊断被称为Guardant360。Freenome采取了不同的手段，通过测试癌症全基因组来实现癌症诊断。“我们依靠我们的深度学习。”Otte表示：“为了做出准确的癌症检测，我们根据最相关的特定区域对做出了特定的分区。”

Illumina的测序技术已经被大多数公司利用，在这场竞技中，也推出自己的液体活检公司—Grail。也许是为了避免与自己的客户出现直接竞争，Illumina表示将主要围绕前期筛选，这个没有其他公司关注，且更具挑战性的任务。

4.纵向研究

随着液体活检的出现，监测研究性试验中肿瘤患者的反映，以及适当的样品跟踪已经变得越来越重要。这一过程，至少需要分析3种样品：肿瘤组织，正常组织和循环游离DNA。

当测序在的目标较大，比如对全基因组进行排序时，遗传指纹是可以被确定的，以至于在数据分析过程中样本可以进行适当的匹配。然而，Swift Biosciences生物学家Drew McUsic博士表示，当测序目标较小时，遗传指纹不能产生。

“直到现在，研究人员仍利用单核苷酸的多样性与LIMS系统排列配对来正确跟踪样本。”McUsic博士指出：“这些方法依赖于对多个样本的正确标记，以及数据文件与材料的精确匹配。”

为了寻找更精确的样本识别方法，Swift生物科技开发了一款Accel-Amplicon？ Sample_ID 面板。遗传指纹由104个外显子和性别特异性扩增子提供，作为低比例spike-in（待测样品中加入标准样，以检测你在实验操作过程中的样品损失），添加到任意一个Swift增扩平台，例如 Accel-Amplicon 56G Oncology Panel v2。McUsic博士还补充到：“从浅显的生殖测序到到深度覆盖性体细胞突变检测都可以使用这样的技术。”

该技术不仅提供了一个有效的，单管检测分析肿瘤标本的体细胞突变，同时在相同的测序文件内产生基因指纹。他继续说道，随着越来越多的项目被设计应用到跟踪肿瘤患者的反应率，在这些纵向研究将选择合适的标本跟踪工具将显得越来越重要。

目前来看，Illumina将继续占有市场主导地位以及短链阅读的高通量，但其他公司也在其他领域寻求进步。Oxford Nanopore宣布了许多即将展开的研究，包括高通量的纳米孔测序仪PromethION。该公司声称，他的吞吐量将能够与Illumina的 HiSeq X竞争。公司还就 两台自动化样品仪器VolTRAX和 Zumbador展开讨论，保证未来DNA测序的全方位简化。

太平洋生物的 Sequel 平台也有望被迅速采用。它可能带来测序成本的降低，升值可能赶超Illumina。可以肯定的是，随着使用的简化和成本的减少，NGS临床使用的障碍将得到改善。（生物谷Bioon.com）

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2016(第三届）下一代测序发展论坛

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基因编辑技术正在成为人类对抗疑难杂症的利器。

当地时间10月12日，一篇关于利用CRISPR-Cas9技术治疗镰状细胞贫血症的论文，在美国学术期刊《科学·转化医学》上发表。由美国加州大学伯克利分校与旧金山分校以及犹他大学组成的研究团队，利用CRISPR-Cas9技术在体外成功修复干细胞中的致病突变基因，给镰状细胞贫血症患提供了潜在的治疗方法。

镰状细胞贫血症是一种遗传疾病，由血液细胞中的基因突变引起，导致担负运载氧功能的血红蛋白分子黏在一起，使得细胞呈镰刀状，由此得名。这些镰刀状的畸形细胞会导致血管阻塞，无法为组织输氧，从而引发贫血、疼痛甚至器官衰竭等症状。

据统计，每年全球大约有25万新生儿患有先天性镰状细胞贫血症。非洲裔美国人和生活在撒哈拉以南非洲地区的人们长期受到镰状细胞贫血病的侵扰。人类已经与之搏斗超过65年，CRISPR-Cas9基因编辑技术的加盟，让人类对抗镰状细胞贫血症有了新的武器。

所谓基因编辑技术指的是人类对目标基因进行“改造”，实现对特定DNA片段的敲除、加入等，在医学领域带来颠覆性革命。CRISPR-Cas9是第三代基因编辑技术，被称为“基因魔剪”。

近日发表的该研究正是运用了CRISPR-Cas9，思路很直接，即重写骨髓的造血干细胞中发生突变的基因序列，将致病突变基因修复掉。干细胞具有自我复制能力，这样一来，从理论上讲，镰状细胞贫血症患者可以摆脱该疾病的困扰。

在论文中，研究人员介绍，将使用CRISPR-Cas9“改造”过的干细胞移植到小鼠体内后，研究组发现，这些干细胞可以存活至少16个星期，同时没有产生副作用的迹象。在小鼠体内的试验释放了令人欣喜的信号，意味着这一治疗方法或许能在人体上适用。

“这是一个很重要的进步，因为这是第一次我们证实了干细胞经过一定程度的编辑改造后，能对镰状细胞贫血症患者的治疗有效果，”该论文其中一位作者Mark Walters如是说。Mark Walters是美国加州大学旧金山分校血液与骨髓移植项目（BMT）的负责人。

该论文的通讯作者、美国加州大学伯克利分校创新基因组计划（IGI）科技总监Jacob Corn透露，他们希望通过为患者重新注入“编辑”过的干细胞，从而缓解镰状细胞贫血症患者的病情。但Jacob Corn 坦言：“在这种治疗方法进入临床治疗之前，还有很多的工作需要去做，但我们对此有信心。”

被研究者认为需要在投入临床试验前解决的问题之一是效率。目前，该研究的效率仍待提高。当研究人员从患者身上提取造血干细胞，改造后在体外进行实验时，有缺陷的基因的修复效率是25%。但当研究人员将同样改造过的细胞移植到小鼠体内时，只有5%修复好的细胞能产生完好的血红蛋白。

据外媒报道，未来五年内，Mark Walters将和Jacob Corn继续合作，一起启动早期的人体临床试验，检验这种新的治疗方法。（生物谷Bioon.com）

图片摘自：biology.stackexchange.com

2017年5月4日 讯 /生物谷BIOON/ –人类胚胎的形成都开始于受精卵的结合，受精卵作为原始的细胞能够携带来自母亲和父亲细胞基因组的一个拷贝，然而受精卵的遗传信息仅会在其进行数次分裂后开始表达，但目前研究人员并不清楚诱发受精卵基因组激活的分子机制，近日，一项刊登在国际杂志Nature Genetics上的研究报告中，来自瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员通过研究发现，DUX蛋白家族成员或许能够“点燃”新生胚胎中的基因表达程序，该研究也将会成为发育生物学中的一大里程碑。

文章中，研究者Alberto de Iaco对遭受肌肉萎缩症的患者进行研究，患者机体中出现的突变会诱发肌肉细胞中名为DUX4的蛋白产生，正常情况下该蛋白仅会在人类胚胎早期发育阶段被检测到。研究者发现，当DUX4蛋白在肌肉细胞中被强制产生时，其就会在受精卵基因组激活期间开启一系列基因的表达，同时研究者也首次发现DUX4是一种关键的调节子。

为了证实上述说法，研究者分析了一些公开数据来确定在胚胎发育开始的一些日子里人类基因组中有哪些组分能够进行表达，结果发现，DUX4是该阶段最开始表达的基因之一，其在受精卵基因组被激活之前能够释放高浓度的蛋白产物。研究者同时还表示，DUX4蛋白能够同受精卵基因组激活期间被诱导基因的调节性区域相结合，从而刺激这些基因的表达。下一步研究者将对小鼠的胚胎干细胞进行研究，这些小鼠的胚胎干细胞中含有小鼠版本的DUX4基因（简写为DUX），当处于培养状态下，当较为先进的胚胎细胞回归至其特性之前，一小部分细胞就会展现出2个细胞阶段胚胎的基因表达模式，但当研究人员剔除DUX基因后，该过程就会停止，2个细胞阶段样的细胞亚群的出现也会被抑制。

当研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术从受精的小鼠卵母细胞中剔除DUX基因后，他们发现了最终的证据，这样就能抑制受精卵基因组的激活，同时还会在第一次细胞分裂的基础之上抑制胚胎的生长。这样研究中研究者重点对DUX4蛋白进行了研究，其作为一种主要的调节子能够在人类、小鼠以及所有的胎盘哺乳动物胚胎生命的最早期阶段重启基因组的表达。

研究者Didier Trono说道，我们解开了一个古老的谜题，本文研究也阐明了诱发基因程序最终让我们清楚自身起源的分子机制，同时还帮助研究人员清楚理解了不育症的特殊案例，并且为后期开发相关疗法治疗DUX相关的肌肉萎缩症提供了新的线索；后期研究人员还需要通过更为深入的研究获得更多的研究结论。（基因宝jiyinbao.com）

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原始出处：

Alberto De Iaco,Evarist Planet,Andrea Coluccio, et al. DUX-family transcription factors regulate zygotic genome activation in placental mammals. Nature Genetics (2017) doi:10.1038/ng.3858