基因新闻 第201页

2017年2月13日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中，来自加拿大拉瓦尔大学的研究人员对一种进化生物学理论—在基因组中具有相同的基因一个以上拷贝的有机体更能适应基因扰动（genetic perturbation）—提出质疑。他们证实这种遗传冗余（genetic redundancy, 有时也译作基因冗余）也能够让基因组更加脆弱，从而使得有机体更容易受到有害突变的影响。相关研究结果发表在2017年2月10日那期Science期刊上，论文标题为“Gene duplication can impart fragility, not robustness, in the yeast protein interaction network”。

为了获得这一发现，拉瓦尔大学科学与工程学院的Christian Landry教授和他的团队研究了在面包酵母中发现的56对平行同源基因（paralogous gene），即相同基因的拷贝。他们首先描述了这些基因编码的蛋白与在这种酵母中发现的其他蛋白复合物之间发生的正常相互作用。他们随后利用酵母变异体（它们的基因组受到稍加修饰）重复了这一实验。

在开展大约5700项测试的过程中，这些研究人员发现对研究的这56对平行同源基因中的22对而言，在其中的一个拷贝不存在时，另一个拷贝取而代之。Landry说，“仍然存在于细胞中的平行同源基因拷贝使得基因功能得到维持，这支持了一个假设：基因重复（genetic duplication）确保基因组适应性。”然而，对22对其他的平行同源基因而言，一个平行同源基因拷贝的缺乏会干扰细胞功能。他解释道，“来自一对平行同源基因的两个拷贝的存在有时是维持细胞功能所必不可少的。”在这种情形下，一个平行同源基因拷贝发生自发性突变足以导致基因功能不再得到维持。因此，基因重复使得基因组更加脆弱。

基因重复能够影响一个基因的一部分，整个基因，一条染色体，或者整个基因组。Landry说，“这种现象是自然中比较常见的，而且被认为是进化的一种驱动力。在人类中，我们对它的负面影响最为熟悉，比如21三体综合症和某些癌症。”他解释道，“但是基因重复也有很多较少的已知的正面效果。比如，我们区分颜色和气味的能力是基因重复的结果。”

他说，“尽管这项研究并不会立即产生医学益处，但是它有助我们更好地理解存在冲突的发现：平行同源基因的存在要么能够降低某些突变的影响，要么与导致某些疾病的突变存在关联。我们的研究有助阐明我们能够用来预测基因变异如何能够影响人体发挥功能的规律。理解基因型和表型之间的关联性是如今开展人类基因组研究所面临的重大挑战之一。”（生物谷 Bioon.com）

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原始出处：

Guillaume Diss, Isabelle Gagnon-Arsenault, Anne-Marie Dion-Coté et al. Gene duplication can impart fragility, not robustness, in the yeast protein interaction network. Science, 10 Feb 2017, 355(6325):630-634, doi:10.1126/science.aai7685.

2016年8月22日，鹍远基因宣布成功完成2000万美金的A轮融资。本轮融资由礼来亚洲基金领投、松禾资本以及辰德资本共同投资。
 
位于中国上海及美国加州圣地亚哥的鹍远基因公司，在单细胞测序、DNA甲基化测序以及生物信息学方面拥有独有的专利技术；公司主要产品服务包括肿瘤诊断及个性化治疗、无创产前诊断等；公司致力于发展精准医疗，努力为病人提供早期、精准的诊疗信息。
 
本轮融资将有助于鹍远基因在肿瘤及其他遗传疾病无创基因测序检测产品的研发及产业转化。鹍远基因还将利用本轮融资进一步扩大研发，加快推进肿瘤诊断及个性化治疗相关新产品的上市。
 
鹍远基因董事长高远教授表示，鹍远基因无创基因检测技术能够显著提高肿瘤诊断的准确性，为新的治疗方法提供有力指导；这次知名医疗领域投资者对我们的股权投资，是对鹍远基因技术、研发及商务运作能力的信心体现；新的投资人将会给鹍远带来更多宝贵资源，加速鹍远基因成长。同样我们也希望利用这些新的资源树立鹍远基因在基因检测产业领域的领导地位。
 
礼来亚洲基金管理合伙人陈飞表示：我们非常高兴能够与鹍远基因合作，帮助公司在无创基因检测领域持续发展；我们对于公司强大的管理团队、专利技术以及致力精准医疗的发展理念，印象深刻；通过我们的投资以及引入的战略资源，我们期待能够与鹍远基因一道实现对于癌症及其他疾病早期检测、早期预防的目标。
 
鹍远基因
鹍远基因（Singlera Genomics）于2014年在美国圣地亚哥，由高远教授（约翰霍普金斯大学），张鹍教授（加州大学圣地亚哥分校）联合其他创始人CEO张江立、COO刘强、CTO刘蕊博士共同成立。成立以来，公司专注于高通量无创基因检测产品开发和推广，发展迅速；目前在美国圣地亚哥、中国上海分别组建了研发、商务团队。鹍远基因拥有全球顶尖的单细胞测序、DNA甲基化测序及生物信息学技术和相应专利。
 
公司提供的主要产品和服务包括肿瘤诊断和个性化治疗、无创产前诊断、胚胎植入前筛查以及其他遗传疾病诊断、技术支持和科研服务合作等。鹍远基因致力于推进精准医疗发展，努力为患者提供早期、精准的诊疗信息。
 
礼来亚洲基金（Lilly Asia Ventures）
礼来亚洲基金（Lilly Asia Ventures）成立于2008年，专注于亚洲尤其是中国生物医药、生物技术、医疗器械、医疗服务和动物保健领域的股权投资。作为领先的生物医药风险基金，礼来亚洲基金对于标的企业提供”智慧资本”以及全球化资源，加速企业成长。
 
松禾资本
松禾资本管理有限公司是由深港产学研创业投资有限公司于2007年发起设立的专业化创业投资管理公司。松禾资本团队拥有18年以上创业投资经验，具备丰富的行业背景和资本运作经验。
松禾资本目前受托管理资产超过90亿元人民币,投资超过50亿元人民币，累计投资企业200多家，已有36家企业IPO或被上市公司并购。
医疗健康是松禾资本重点关注的领域之一，其曾经投资过华大基因、七桥基因、碳云基因、第一健康、北科生物、一心药业、合一康生物、博德嘉联医生集团等知名企业。
 
辰德资本
辰德资本 (CDBI Partners) 成立于2013年，目前资产管理规模超过20亿人民币。辰德资本投资团队在医疗健康行业具备广泛的人脉和多年的从业经验，过往投资超过40个医疗项目，投资金额逾19亿人民币，是国内最早一批从事医疗健康行业投资的专业人士。自成立以来，辰德资本已经投资了15家医疗企业，总投资金额逾6亿人民币,系统地布局了分子诊断/基因测序、第三方服务、医疗影像、微创诊疗器械等医疗行业高速增长的细分子行业。
（生物谷Bioon.com）

2016年8月23日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，在Science杂志上刊登的一篇文章中，合成生物学家报道了一种对细菌基因组进行重新“布局”（rewiring）的突破性研究成果，这项研究报告中，研究人员对大肠杆菌基因组中3.8%的碱基对进行了“再利用”，并且成功改变了其用途。

科学家将64个遗传密码子中的7个替换成了能够产生相同组分的遗传密码子，遗传密码子是可以编码产生氨基酸的基因序列，同时研究者通过在55个DNA片段中合成DNA就减少了密码子的数量，而每一个片段都是长为5万个碱基对的DNA片段，随后研究人员利用这些片段重新组装形成了功能性的大肠杆菌（E.coli）。

尽管如此，来自哈佛医学院的研究者表示，这是我们向开发具有新型特性的工程化有机体迈出的巨大一步，比如我们开发抵御病毒感染的有机体等。包括George Church在内的多个合成生物学家表示，这项工作为人类基因组计划的进展提供了一种研究原型，在人类基因组计划研究中，科学家们的终极目的就是成功合成人类的基因组。

大的改变

研究者Church说道，这项研究表明，这种根本性的重组技术或许是可行的；来自耶鲁大学的研究者Farren Isaacs认为，在自然界中将有机体密码子从64个减少为57个是一项非常大的壮举，如今我们取得了巨大成功，而这主要表现在我们阐明了遗传密码子的可塑性，同时还揭示了如何通过对基因组的重新编码来从有机体中提取出全新类型的生物学功能和特性。

研究者Church的实验室和其他研究者此前通过研究发现，他们有可能对大肠杆菌的单个氨基酸进行重新编码，以便细菌可以插入在自然中找不到的氨基酸分子；而诸如这样的重编程有机体或许会对病毒感染产生较强的耐受力，因为重组的有机体中不再含有所有自然界生物体中所常见的遗传机器，而病毒往往会利用有机体中的常见遗传机器来进行自我复制。这些重编程有机体的制造主要依赖于饮食中合成性的氨基酸，同时其还能缓解科学家们的担忧，而科学家们会担心重编程的细菌会“逃离”实验室并在自然界开始肆虐。

我们所拥有的先进技术

研究者在最新的研究中使用的重编码过程是一项非常艰难的开发过程，多年前研究者根本不可能看到这种技术，然而在过去10年里，工程学研究和合成性DNA技术的速度大大加快，从而就促进科学家们开展了很多遗传工程学新技术及研究。

来自华盛顿大学的研究者Marc Lajoie说道，这种遗传工程学计划目前正处于前所未有的大规模研究之中，而且如今我们能够开发出大型完整的合成性基因组，同时我们还能够将最多的功能性改变引入到合成性的基因组中去。

来自雷格文特尔研究所的研究者Craig Venter今年3月份宣布，他们以所有不必要的基因被移除的细菌基因组为基础开发出了一种合成性的基因组，但有机体的基因组在数量级上往往要小于大肠杆菌。如今研究者Church和其同事正在尝试将重编码大肠杆菌的DNA片段“缝合”到连续的基因组上，随后他们将检测是否这种重组的有机体是否具有生存的能力；Church表示，我们并不清楚这项计划需要多长时间才能完成，实验室的其他同事则推测这项研究需要持续数月甚至数年。（基因宝jiyinbao.com）

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参考资料：

【1】‘Radically rewritten’ bacterial genome unveiled

【2】Evolution of translation machinery in recoded bacteria enables multi-site incorporation of nonstandard amino acids

Nature Biotechnology     doi:10.1038/nbt.3372

【3】Design, synthesis, and testing toward a 57-codon genome

Science    DOI: 10.1126/science.aaf3639

2017年2月13日 讯 /生物谷BIOON/ –2003年研究人员完成了人类基因组计划项目，共对人类基因组中所有30亿个碱基对进行了测序，很多人认为我们机体的DNA是一本开放的百科全书，但一个令人困惑的问题很快也会出现，尽管科学家们对这本书进行了翻译，但仅仅只是解释了其中很少一部分内容。

机体中有高达98%的DNA并不会编码产生蛋白质，很多基因组暗物质被认为是一些非功能的进化残留物，然而在这些非编码DNA中隐藏了很多至关重要的调节性原件，其能够控制数千个基因的活性，此外，这些原件在多种疾病发生中也扮演着非常关键的角色，比如癌症、心脏病、自闭症等，同时这些原件也能为科学家们开发新型疗法提供新的线索。

为了绘制图谱并且解释人类基因组中功能性序列的功能，2月2日美国国立卫生研究院发布了一项资金用于资助5个有特色的研究中心，其中就包括旧金山的两个研究中心，旨在研究这些调节性原件如何影响基因表达乃至影响基因的行为。这项研究计划中，研究人员将会利用最新的研究技术，比如基因编辑技术来深入探究人类生物学的本质，从而有望未来帮助开发出治疗复杂遗传性疾病的新型疗法。

基因组入门的重要性

当人类基因组计划表现出明显的不足时，2003年9月美国国家基因组研究所（National Human Genome Research Institute）发起了一项名为ENCODE的研究计划（DNA原件百科全书研究计划），这项计划的目的就是寻找人类基因组中所有的功能性区域，以及这些区域是否会形成基因。研究者Elise Feingold说道，人类基因组计划绘制出了人类基因组中的元件信息，但其并未告诉我们一些“语法”信息，比如标点在哪里，从哪里开始，又从哪里结束，这就是ENCODE计划未来所要研究的。

研究者支出，我们发现了数百万个非编码的字母序列能够发挥必要的调节性功能，就好像在不同类型的细胞中开启或关闭基因的表达，然而，如今研究者们已经证实这些调节性的序列具有重要的功能，但其并不知道每一个序列所发挥的功能，或者是哪些基因会受到影响，这是因为这些序列通常距离其靶向基因的距离较远，此外，在不同类型的细胞中还有很多序列发挥着不同的效应。

美国国家基因组研究所发起的这项研究计划能够使得5个研究中心对这些调节性序列的功能以及基因靶点进行准确研究，这5个研究中心分别是两个位于加州大学的研究中心（研究者Nadav Ahituv和Yin Shen博士），其它三个分别位于斯坦福大学、康奈尔大学以及劳伦斯伯克利国家实验室，此外这些研究中心还将会继续关注图谱的绘制、计算机分析、数据分析以及数据的协调工作。

细胞条形码揭示调节性功能

新技术的使用能够更加容易地帮助研究人员鉴别出调节性序列的功能和靶点，如今科学家们也能够更好地操控细胞来获取关于DNA的更多信息，在高通量筛选技术的帮助下，研究人员就可以大批量地进行研究，在一项实验中对数千个序列进行检测。研究者Ahituv教授表示，通常我们很难对基因组中的一些非编码部分的功能进行检测，对于一个基因而言，我们很容易评估其效应，因为基因编码的相关蛋白也会发生改变，但对于调节性序列而言，你并不知道DNA的改变会发生什么，因此我们往往很难预测其功能性的结果输出。

研究者Ahituv和Shen都能够利用创新性的技术来对增强子序列进行研究，增强子在基因表达过程中扮演着重要的角色，机体中每个细胞都包含着相同的DNA，确定一个细胞是皮肤细胞或脑细胞亦或者是心脏细胞主要看其基因的表达和关闭情况，增强子就是其中的秘密开关，其能够开启细胞类型的特殊基因的表达。

剔除序列来研究其所扮演的角色

研究者Shen能够采用一种不同的方法来对调节性序列的功能进行特性分析，在同研究者Bing Ren进行合作研究后，她开发出了一种高通量的CRISPR-Cas9的筛选方法来检测非编码序列的功能，如今两位研究者开始利用这种方法鉴别具有调节性功能的序列以及其寻找其所影响的基因。Shen将会利用CRISPR对大量细胞中成千上万个调节性原件进行编辑，并且追踪对60对基因进行编辑后引发的效应。

这项研究工作中，每个细胞都会被编程来反映两种荧光颜色（每一个对应一种基因），如果细胞中的光熄灭了，科学家们就知道其中一种基于CRISPR的序列编辑所影响的靶基因了，最后一步就是对每个细胞中的DNA进行测序来确定基因表达改变所诱发的调节性序列的编辑。通过监测共表达基因的颜色，研究者Shen就能够阐明多个功能性序列和多个基因之间的复杂关联，而这远远高于传统测序技术的搜寻范围。Shen说道，直到最近CRISPR技术被开发，此前我们并不可能大规模对非编码序列进行遗传化操作，如今对CRISPR技术进行放大后我们就能够在一项实验中对数千个调节性序列进行筛选，这种方法不仅能够告诉我们细胞中的哪些序列能够发挥作用，而且还能够帮助发现这些序列所调节的靶向基因。

利用暗物质DNA能够治疗疾病吗？

通过对数千个调节性序列的功能进行分类，研究者Shen和Ahituv希望能够制定出新规则来揭示如何预测以及干扰其他序列功能的机制，这不仅能够帮助阐明基因组暗物质的角色，还能够为开发治疗复杂遗传性疾病的新型疗法提供治疗靶点。Ahituv说道，目前我们发现很多疾病都和调节性序列直接相关，比如对常见疾病（糖尿病、癌症以及自闭症）进行全基因组关联性研究中研究者就发现，90%的疾病相关的DNA突变都位于非编码的DNA中，因此并这不是一个发生了改变的基因，而是调节该基因的区域。

随着对人类基因组测序的价格明显下降，目前很多人都在讨论利用精准化疗法来治疗多种严重的人类疾病，然而如何解释非编码DNA中的这些突变对研究者而言仍然非常困难。最后研究者Shen表示，如果我们能够对这些调节性序列的靶基因进行鉴别以及特性研究，那么我们就能够开始阐明这些调节性序列突变后诱发疾病的分子机制了，最终我们或许就能够通过纠正这些调节性序列的突变来治疗复杂的人类疾病了。（基因宝jiyinbao.com）

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参考资料：

【1】The mysterious 98%: Scientists look to shine light on the ‘dark genome’

【2】Biologists unlock code regulating most human genes

【3】Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) Project

根据一项由美国临床肿瘤学会认可，由桑福德医疗系统（Sanford Health）开展的研究，肿瘤的基因图谱分析为疾病治疗提供了新的途径。

2014年，Sanford开展了成人恶性肿瘤的分子基础基因探索项目（简称GEMMA），目的是了解遗传信息评估能否帮助在第一个疗程后肿瘤继续发展，或者对于标准治疗方案来说肿瘤过于罕见的成人患者定制治疗方案。患者的DNA从肿瘤样本中提取出来，并且接受检测。

Steven Powell医生，是一位肿瘤学家。他和他的团队成员使用了新一代基因测序技术去分析超过100名患者的肿瘤样本。超过90%的患者拥有可以影响治疗的基因突变。比如，一些患者符合临床试验的条件，或者可以从个性化药物治疗中收益。近40%的患者可以进行他们检测结果的个性化治疗。许多患者接受了带有之前不可能存在的新药物临床试验。

“许多基因图谱分析项目，比如GEMMA，往往没有这种程度的成功。” Powell说，“16%的患者可以进行个性化治疗的临床试验，许多科研中心同一时间只能够做到5%。我们的数据表明，在中西部社区发展分子图谱分析项目不仅是可行的，而且在使患者获得最新的治疗方法方面是有效的”。

报名结束于2015年底，GEMMA的结果以摘要形式发表在上个月在芝加哥举行的今年美国临床肿瘤协会年会的出版物上。已发表的摘要也可在ASCO网站上看到。

今年晚些时候，Sanford将开始第二版的GEMMA，它将分子图谱分析整合进入标准癌症治疗。这项研究被称为Sanford分子图谱分析的社区肿瘤学应用，简称COMPASS。Sanford专家将根据分子图谱分析治疗计划，确定结果是否改善。作为GEMMA 和COMPASS的一部分，Sanford团队在过去两年的中通过临床试验为患者带来了超过60种不同的个性化治疗选择。（生物谷Bioon.com)

2017年1月1日/生物谷BIOON/—人类大脑如此独特的一个方面在于大脑皮层的尺寸和结构。但是，是什么促进人类大脑皮层—可能是我们具有独特的智力能力的基础—生长？

在一项新的研究中，来自美国怀特海德研究所的研究人员对一种似乎调节着人类大脑皮层生长、结构和组装的特定基因通路获得新的认识。他们也证实三维人类大脑类器官—微型的实验室培养的特定大脑结构版本—能够有效地为人大脑发育的分子过程、细胞过程和结构过程构建模型。他们给出一种鉴定受到寨卡病毒影响的细胞的新途径。相关研究结果于2016年12月29日在线发表在Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Induction of Expansion and Folding in Human Cerebral Organoids”。

论文共同第一作者、怀特海德研究所博士后研究员Yun Li说，“我们发现增加的神经祖细胞（neural progenitor cell, NPC）增殖促进人大脑类器官中的皮层组织扩大和皮层褶皱。再者，我们确定剔除PTEN基因允许NPC细胞中生长因子信号增加，从而释放它的生长潜力和促进增殖。”

这些发现支持了一种观点：NPC细胞增殖潜力的增加促进人大脑新皮层扩大和表面褶皱的出现。

利用正常的NPC细胞，人大脑类器官产生相对小的具有平滑表面外观的细胞簇，并且表现出人类皮层早期发育的一些特征。然而，剔除PTEN允许NPC细胞群体继续增殖和延缓它们分化为特定类型的神经元—发育中的人皮层的两个关键特征。论文共同第一作者、怀特海德研究所博士后研究员Julien Muffat解释道，“鉴于PTEN发生突变的NPC经历更多轮的分裂，并且更长时间保持它们的祖细胞状态，这种人大脑类器官长得显著地更大和具有显著褶皱的皮层组织。”

作出对比，他们发现尽管在小鼠细胞中，剔除PTEN确实会构建出某种程度上比正常时更大的类器官，但是它不会导致显著的NPC增殖或褶皱。论文通信作者、怀特海德研究所创始成员Rudolf Jaenisch说，“之前的研究已提示着PTEN表达的异常变化可能在促进导致自闭症谱系障碍等综合征的大脑发育症状中发挥着一种重要的作用。我们的发现提示着PTEN通路也是一种控制在物种之间观察到的大脑结构差异的重要机制。”

研究人员选择关注PTEN基因，是因为之前已证实它在皮层发育中发挥一些功能，而且在调节多种谱系的祖细胞中发挥作用。显著地，PTEN功能缺失突变与人畸形巨头相关联。

在这项研究中，剔除PTEN基因会增加PI3K-AKT通路激活，因而增强人NPC细胞中的AKT活性；它促进细胞周期再进入和短暂地延迟神经元分化，导致放射状胶质细胞和中间前体细胞群体显著增加。为了验证PTEN在这种分子机制中发挥作用，研究人员利用AKT抑制剂逆转PTEN剔除带来的影响。他们也发现他们能够通过调整AKT信号的强度来调节增殖和褶皱的程度：下降的AKT信号会导致更小的平滑的类器官，而增加的AKT信号会导致更大的更多褶皱的类器官。

最后，研究人员利用这种三维人大脑类器官系统来证实寨卡病毒感染会损害皮层生长和褶皱。在这种类器官中，寨卡病毒感染在表面褶皱处发生会导致广泛的细胞凋亡；10天后，它已严重地阻碍类器官生长和表面褶皱。寨卡病毒对4周大的类器官的感染表明相比于正常的类器官，发生PTEN突变的类器官更加容易遭受感染；显著地，它们表现出增加的细胞凋亡和下降的NPC细胞增殖。

Li说，“尽管这并不是我们的研究的最初目标，但是我们证实三维人类皮层类器官能够非常有效地用于寨卡病毒感染建模—更好地让研究人员能够观察人大脑组织如何对这种感染作出反应和测试潜在的疗法。”（生物谷 Bioon.com）

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Induction of Expansion and Folding in Human Cerebral Organoids

Yun Li8, Julien Muffat8, Attya Omer, Irene Bosch, Madeline A. Lancaster, Mriganka Sur, Lee Gehrke, Juergen A. Knoblich, Rudolf Jaenisch

doi:10.1016/j.stem.2016.11.017

图片来源：btownerrant.com

编者按： 1946年10月14日，克雷格·文特尔（Craig Venter）出生于美国犹他州盐湖城的一个平民家庭。自由的生活造就了他保持终身的好奇心、竞争热情、冒险精神和创造力。他对学校的正规教育没什么好感，不断做出叛逆行为，痛恨死记硬背和考试，成绩糟糕。不过，文特尔认为正规教育毁灭了那些规规矩矩读书的孩子的创造力。

多年后，文特尔对自己的基因分析结果表明，他携带有大量的、可能导致注意缺陷以及多动障碍的基因片段。

高中毕业后，文特尔应征入伍，智商测试值达142，是同批数千新兵中最高的。他以医疗兵身份受训并前往越南，其间私拆档案拿走了因自己顶撞上级获得的处分文件，但他也曾在训练中因无私帮助受到不公正体罚的黑人同袍而被禁闭。

在越南他竟试图跳海游回美国，幸而游到半道醒悟而返。基因分析显示，文特尔的某个产生肌肉运动控制酶的基因正常，这使得他的肌肉耐力远高于常人，否则他很可能回不来。他在越南每天面对的生和死引导他走上了研究生命奥秘的人生道路。

1969年退役后，文特尔进入大学，在著名生物化学家内森·卡普兰的引导下走上生物科研之路。他的优秀毋庸置疑——1975年博士毕业时收到3份offer，而他的同门连获得一次面试都困难。

他进入纽约大学医学院，然而口无遮拦地抨击老教授博士生的灌水毕业论文使他得罪了人，最终老教授负责的委员会拒绝给他终身教职，但他仍从其他系获得了教授职位，后带着自己的团队转入美国国家卫生研究院工作。

当时，已有人提出对人类的全基因组进行测序，但效率低下的测序技术使得许多专家认为这是“天方夜谭”。文特尔大胆跳进了这一风口，将自己的研究方向转为兴起不久的基因组学，取得了诸多成果，然而这背后是艰辛的学术资源之争。

为了获取更多资源以推进研究，文特尔投身商业界创办了塞雷拉基因组公司（Celera Genomics），并进行与人类基因组计划互相竞争的研究计划，取得了举世瞩目的成就。

但当他摆脱了学术界的山头之争和政府部门的繁文缛节的时候，他也不得不应付投资人追求短期商业利益的压力。2002年，塞雷拉公司董事会将凡特解雇。他重回学术圈。

2010年5月，克雷格·文特尔研究院宣布世界首例人造生命——DNA完全人造的单细胞细菌，文特尔将“人造生命”命名为“Synthia”（意为“人造儿”）。

近日，DT君有幸对克雷格·文特尔进行了独家专访。

如今，在美国加州拉霍亚市的人类长寿公司（Human Longevity Inc.）中，分布在3个房间中的20多台自动化基因测序仪器24小时工作，每15分钟完成一份人类DNA样本的测序工作，成本不超过2000美元。克雷格·文特尔是人类长寿公司的共同创始人，这家公司是在2013年创办的。

在访问中，文特尔在电脑上向我们展示了最近的科研成果——对1000人进行了DNA测序，然后只靠DNA数据重建他们的面容。

文特尔称，可以根据DNA预测人的面貌、身高、身体质量指数、虹膜颜色、头发颜色和发质。他希望，不久之后凭DNA预测的相貌可以跟照片媲美。

不过，他也表示，凭DNA猜相貌只不过是小儿科，而终极目的是靠DNA发现主动脉和脊髓的潜在疾病。

截至今日，不得不承认，人类对基因和疾病关系的认识依旧十分肤浅，即使对那些已经研究比较透彻的基因序列，用来指导药物研发也不断碰壁。

例如，文特尔通过对自己的测序发现，自己携带胆固醇酯转移蛋白（cholesteryl ester transfer protein ，CETP）基因的有利变种，因此自己的心脏病和中风的概率低于常人。

随着研究的深入，科学家发现基因和疾病的关系越来越复杂。文特尔毫不畏惧这种复杂性。他认为，对基因大数据和其他医疗数据进行综合分析可以破解这种复杂性。

AstraZeneca公司的一位负责人Ruth March表示，人类长寿公司的技术已经可以比较成千上万人的基因序列，并从中发现细微的差异，这将对疾病机理和药物研发产生重大推动。

但除了比较基因序列，为了彻底揭开人类2万个基因中蕴含的生命之谜，科学家们还需要将一个人的基因与他的其他信息进行比对。数据已经显示，基因的表达效果与环境因素以及后天行为都存在关联，而人体的药物反应记录、核磁共振片子和其他医疗记录都是宝贵的资料。

文特尔相信，只要综合分析这些资料，人类长寿公司就有望实现精准医疗，针对患者量身定做最佳医疗方案。

然而，分析100万份基因产生的PB级别的基因数据，并寻找基因和疾病的相关性，需要惊人的计算量。因此，文特尔招募了弗兰茨·奥克（Franz Och）。奥克之前是谷歌翻译项目的首席专家，在编写语言翻译系统方面具有顶级水平。奥克称，实质上，基因分析就是将基因“语言”中代表疾病的各种词语，翻译成人类语言中代表对应疾病的词语，因此，也可以看做一个语言翻译问题。

然而，一个人的基因数据包含64亿个字母，因此难度很大。比如，一个阿尔茨海默症患者的大脑海马部分退化早在表现出症状的多年前就开始了。而利用机器学习对比患者的基因和大脑核磁共振图像，可以发现预示着阿尔茨海默症风险的基因序列。基于这样的方式就可以对疾病进行早期诊断和预防。

人类长寿公司首席执行官和肿瘤治疗项目负责人肯·布鲁姆（Ken Bloom）称，公司将根据患者的基因来设计针对性的癌症疫苗。该疗法首先扫描患者正常细胞的基因和肿瘤细胞的基因，并据此设计针对性疫苗，而疫苗将使得人体免疫系统可以识别并攻击这种癌细胞，从而彻底防止癌细胞卷土重来。

文特尔对DT君表示，他的目标是在10年之内对至少1百万人进行DNA测序，并利用基因数据、DNA捐赠者的医疗记录和其他医疗数据，来识别对应于DNA特定序列和疾病的一一对应关系。这样，可以通过基因测序及早发现癌症和心脏病等疾病的风险，及早预防或进行有针对性的治疗。

现年69岁的文特尔已经从包括通用动力投资基金、生物技术公司Celgene和Illumina在内的投资人那里募集了3亿美元来支持测序设备的运转。此外，人类长寿公司已经和英国医药巨头-AstraZeneca公司，以及罗氏制药公司控股的南三藩市制药企业Genentech签订合作协议，从这两家企业获得基因样本。

与此同时，他在2015年发起了一个十分胆大、称为健康核心（Health Nucleus）的项目。健康核心项目顾客需支付2.5万美元，到达公司总部后，在私密诊室中花90分钟由主治医生记录其家族病史并采集血液样本。接着，患者将接受包括全身核磁共振扫描、4D超声心脏扫描（可以实时观察心内血液的三维流动情况）等项目在内的各项医学检测。

随后，患者可以回家，但是在接下来的2周，胸口要贴一个创可贴大小的传感器来记录心电数据。通过一个手机app，患者可以点击手机屏幕上的一个3D人体的各个部位，比如心脏和大脑。系统会提示患者对应于该部位的基因信息和该部位是否有疾病风险的信息。

目前，220位患者已经付款参与该项目。

大众一时间不太适应这么激进的服务。纽约大学蓝港医学中心（Langone Medical Center）生物伦理学教授阿瑟·卡普兰（Arthur Caplan）是文特尔的多年故交，也曾担任过文特尔之前所创立公司的顾问。

他表示，健康核心项目引起了伦理和社会层面的不少疑问，比如，谁会为这种基因测序和个人化医疗付钱？这些基因医学服务值这么多钱吗？卡普兰表示，至少目前，保险公司的医疗保险不覆盖基因测序，因此购买这种服务必须自掏腰包。因此，不太可能人人都享受得起基因医疗服务，这种服务的购买者只能是富裕阶层。

2014年度美国各州家庭年收入中值。来源：美国国家统计局

上图是美国2014年各州家庭年收入的中值示意图。“中值”即该州一半人口的家庭年收入在此数以下。从图中可见，即使是家庭收入普遍较高的州，2万5千美元也超过了家庭年收入中值的三分之一。因此，若无医保支持，普通美国人享受基因测序服务确实很困难。需要注意的是，如果仅仅做人体全基因测序，那么花不了这么多钱。

2014年《麻省理工科技评论》评选的年度全球50家最佳创新企业中就有Illumnia，它在2014年1月宣布，其研发的基因检测芯片已经将对一个人进行全基因测序的成本降低到1000美元。

但是，作为一种新产品，文特尔的服务不仅是基因测序，还要使用最先进的医疗仪器进行全面体检，同时还要把个人的基因数据、体检结果和家族病史综合分析获得结果，因此价格必然高于单纯的基因测序。

对于价格高昂的质疑，文特尔表示，癌症晚期的化疗以及其他治疗，通常要花费比基因测序的2.5万美元多得多的钱，并且最终很可能还是救不了患者的命，难道还需要更多理由来证明，旨在针对性预防疾病的基因测序的钱比治疗晚期癌症的钱花的值吗？

不过，文特尔已经在应对这个问题。他已经雇佣保险精算师来证明人类长寿公司的测序服务是物有所值的，希望借此来敦促保险公司将基因测序服务纳入医保范围。（生物谷Bioon.com）

图片来源：medicalxpress.com

2017年2月11日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中，来自都柏林圣三一学院（Trinity College Dublin）的研究人员通过研究利用进化历史阐明了多种神经发育障碍和疾病的发病机制，文章中研究人员发现了一类基因或许和多种疾病发病相关，比如自闭症、精神分裂症、智力障碍、发育迟缓以及癫痫症等。

人类基因组中有超过2万个基因含有所有能够产生机体重要蛋白的编码，这项研究中，研究人员对某些个体机体基因组中发生重复或被剔除的区域进行了研究，这些名为拷贝数变异（copy number variants，CNVs）的区域在人类机体中非常之多。并不是所有的拷贝数变异都会导致不同个体之间出现显著的差异，有时候CNVs中的一些基因的功能似乎同拷贝的数量并无关联，然而其它CNVs中的突变就会参与多种机体障碍和疾病的发生，这些疾病CNVs非常大，而且研究人员面对的主要挑战就是在这些区域中鉴别出诱发问题的关键基因。

研究者Aoife McLysaght教授说道，我们认为这些区域中肯定有一些基因具有“金发”特性（’Goldilocks’ properties），其要么复制过多要么复制过少，而且这些基因并不能正常“工作”；因此拷贝的数量必须刚刚好。随后研究人员对进化历史进行了追踪后发现了那些随着进化时间延续耐受性不会增加或降低的基因，这项研究的关键就是在诱发疾病的CNVs中寻找“金发”基因的踪迹，而且对人类发育非常关键的基因似乎也是特别重要的。

研究者发现，和发育障碍相关的CNVs趋向于发生的变化远不及和发育障碍无关的CNVs所发生的变化（以基因拷贝的数量来衡量），而且这种模式适用于不同种类的哺乳动物。基因拷贝数量的广泛变化似乎也会在良性CNVs（非疾病相关的CNVs）中发展和持续，这些效应具有太多严重的生理学问题以至于其并不能在个体后代中传递。

研究者McLysaght补充道，研究结果表明，我们的进化历史对于理解人类疾病的发生非常有用，相应的这些指标能够帮助我们寻找到一系列和疾病发生相关的基因。对和疾病或障碍相关的基因进行分离或许就能够增加我们对疾病发病机理的理解，以便后期开发出更好的疾病诊断策略，以及治疗疾病的新型疗法。（基因宝jiyinbao.com）

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原始出处：

Alan M. Rice, Aoife McLysaght. Dosage sensitivity is a major determinant of human copy number variant pathogenicity. Nature Communications. 08 February 2017

2016年8月20日 讯 /生物谷BIOON/ –从1893年以来的很多个夏天里，年轻的发育和进化生化学家们都会蜂拥来到美国马萨诸塞州伍兹霍尔（Woods Hole）开始学习掌握“职业”的技巧；在闻名世界的麻省国家海洋生物实验室（ Marine Biological Laboratory）里，每年进行胚胎学实验课程的学生都会对海胆、栉水母（腔肠动物的一种）以及来自不同动物的嫁接细胞进行解剖，但在过去三年里，有强烈学习欲望的“学徒们”开始了另一项工作：基因编辑。

这种名为CRISPR–Cas9的精确、有效的基因编辑技术已经开始在全球多个生命科学研究实验室开始风靡，如今该技术已经席卷了整个发育生物学领域，研究者们也试图去解释进化适应性背后所发生的发育改变。相比简单地推断引发历史性转折的原因，比如解释鱼类的四肢发育奥秘，科学家们更希望利用CRISPR基因编辑技术直接检查这种假设，实际上这种理论是非常简单的，即关闭认为参与鱼鳍发育的基因的表达，同时观察是否鱼类开始形成组装“足部”的组织。

而这正是研究者们在Nature杂志上所报道的，他们利用CRISPR技术来帮助解释鱼类足部发育以及开始行走的奥秘，而其他研究者则利用这种技术来确定蝴蝶如何进化出敏锐的色觉以及介虫如何获得爪子。来自乔治华盛顿大学的进化生物学家Arnaud Martin则指出，CRISPR是整个生物学研究领域的巨大变革，但对于发育生物学领域而言，该技术则会带来一定的革新能力，利用CRISPR技术我们就能进行此前无法进行的工作。

鳍如何变成脚？

来自芝加哥大学的研究者Neil Shubin利用基因编辑技术研究了在进化历程中，鱼鳍的顶端或鳍刺如何被四足陆地脊椎动物的脚或者足趾所替代；如今科学家们都知道鱼类也可以发育出四肢，2004年时研究者Shubin发现了3.75亿年前的化石，而该化石似乎就帮助我们抓住了进化变迁的关键过程，研究者认为，足部的进化或许是进化中的一种新事物，因为鳍刺和足部都是由不同类型的骨质所组成的。

然而基因编辑技术就可以让研究者改变主意，Shubin的研究团队利用CRISPR对缺失多个hox13基因的斑马鱼进行了工程化基因编辑，hox13基因在抛弃机体鳍条上扮演着重要的作用。研究者指出，没有任何一个突变体能够完全生长出成熟的足部结构，但某些突变体却拥有排成指状的鳍结构（fingery fins），这些结构由和构建四足动物手指和脚趾的相同类型骨质结构所构成，研究者Shubin说道，作为一名古生物学家，我认为这两种类型的骨质结构在发育和进化上完全不具有关联性，而相关的研究结果正反驳了这一点。

斑马鱼是一种流行的模式动物，科学家们完全可以在实验室对其基因组进行有规律地操作，但CRISPR技术则会大大加速整个实验过程，下一步研究者将会去敲除和拥有四肢的古代鱼类非常相近的鱼类机体中的hox13基因，这些实验能够顺利进行得益于CRISPR技术的帮助。

对蟹类和蝴蝶进行基因编辑

目前几乎找不到任何理由认为CRISPR基因编辑技术不能用于其它物种，研究者Martin认为CRISPR似乎可以应用于任何有机体，他如今已经成功将该技术应用于海洋甲壳类动物Parhyale hawaiensis中。今年1月份，刊登在国际杂志Current Biology上的一项研究报告中，研究者Martin与其同事Nipam Patel就通过研究发现，使得物种机体中不同的Hox基因表达失活就可以干扰物种机体特殊附属物比如触角和爪子的发育，如果科学家们可以成功在实验室繁育动物的话，那么其或许就能够利用CRISPR技术对动物的受精卵进行研究。

来自纽约大学的研究者Claude Desplan已经成功在黄凤蝶中成功地应用了CRISPR技术，相关研究刊登在了上个月的Nature杂志上，文章中研究者检测了一种理论，即相比诸如果蝇等昆虫而言，黄凤蝶眼睛中的光感受器如何检测广谱的色谱，如今他们正在进行实验来将基因编辑技术应用于黄蜂和蚂蚁中。

到目前为止发育生物学家已经开始利用CRISPR技术消除基因的活性或引入基因，比如引入可以编码绿色荧光蛋白的基因，从而实现对动物发育的追踪。但研究者Martin期待更多研究者在不久的将来利用这种新型工具来精确改变动物机体的DNA序列，从而检测特殊遗传改变的相关理论，这就包括调节性DNA序列的改变如何影响基因活性的改变，从而诱发机体的适应性改变，比如四足动物长出四肢。

耶鲁大学的研究者Bhart-Anjan Bhullar认为，很多研究者都对古代过渡物种的DNA序列做出了一定可靠的推测，并且利用CRISPR将这些DNA序列插入到了活体的动物机体中进行研究；去年他们的研究团队就利用化学物成功修饰了鸡的发育过程，研究者认为这可以帮助将兽脚类恐龙的鼻子塑造成为现代鸟类的喙，同时他们还希望利用CRISPR进行后续的实验。

参与上个月胚胎学课程的研究者Bhullar表示，他对学生们进行相关基因编辑试验的成功案例深有印象，而且目前很多科学家已经利用CRISPR技术对斑马鱼、青蛙、海鞘等动物开始编辑。最后Bhullar说道，在CRISPR基因编辑工具的帮助下，对任何东西进行操作都不成问题，我们希望基于CRISPR的基因编辑技术能够快速成为进化发育生物学研究中的一项标准。（基因宝jiyinbao.com）

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参考资料：

【1】CRISPR’s hopeful monsters： gene-editing storms evo-devo labs

【2】Digits and fin rays share common developmental histories

Nature   doi：10.1038/nature19322

【3】Evolutionary biology： Fin to limb within our grasp

Nature    doi：10.1038/nature19425

【4】Molecular logic behind the three-way stochastic choices that expand butterfly colour vision

Nature    doi：10.1038/nature18616

【5】Comprehensive analysis of Hox gene expression in the amphipod crustacean Parhyale hawaiensis

Developmental Biology   doi：10.1016/j.ydbio.2015.10.029

【6】CRISPR/Cas9 Mutagenesis Reveals Versatile Roles of Hox Genes in Crustacean Limb Specification and Evolution

Current Biology   doi：10.1016/j.cub.2015.11.021