基因组学：几个“高热”关键词

中国科学院北京基因组研究所 于 * 方向东 杨运桂 雷红星

　　基因组学是一门新兴的、发展迅速的生命科学。其普遍应用及向其他学科、领域的不断渗透日趋明显，这些学科涵盖了现代农业、生物能源、生态环境和人类健康等各个方面。日前举办的2009国际基因组学大会带来了 发展趋势。

　　生物适应 直指肿瘤个体化治疗

　　自然选择下的生物适应是生物学的中心主题。“适应”可以体现在各个层面，从细胞的产生发展和进化、复杂表型的产生、物种的形成到种族差别和群落结构的多样性，乃至生物多样性本身都是生物适应的表现形式。对于所有上述现象，遗传基础是非常关键的因素。然而，由于不能获得这些现象中完备的遗传信息，我们很难揭示“适应”的生物学本质。第二代大规模基因组测序技术将测序通量提高了1000倍，为生物学研究带来了革命性的技术突破。在下一个浪潮中，更多物种的基因组会被测出，能更好地解决那些过去困扰生物学家的问题。 检验地带网

　　我们以人体内细胞进化为例，来说明基因组学如何解决细胞水平生物适应的遗传基础。在长寿的动物中（如人类），有一种特殊的进化，这种进化将一直持续到其生命的终结，而这种短期进化的明显表现就是癌症。癌症从某种层面上说也是一种适应，即游离的细胞适应某种组织环境的过程。肿瘤组织可以看成是含有多种异常突变细胞的细胞大群体。因此，肿瘤组织的基因组不是单个个体，而是多种突变个体的混合群体。

　　运用大规模测序手段，我们可以在癌症病理学的指导下，对肿瘤、癌旁和正常组织样品的多个样本点进行基因组测序，分析多样本点上变异之间的关系，从而描述癌症在发生发展过程中的关键变异，以及变异激增过程中的进化关系。最终解释细胞在某种组织环境下形成肿瘤的适应过程，这对于阐明肿瘤的发生发展机制和未来提供肿瘤个体化治疗将提供重要的线索。


　　基因组稳定性 探索精确化药物应用

　　在生物体内以及其外部环境中存在许多针对遗传物质DNA的损伤因素：如紫外线、电离辐射、重金属污染物等。DNA损伤对于单细胞生物 的威胁是造成细胞死亡，对高等生物可导致多种疾病，如发育缺陷、过早老化、癌症和抗感染能力降低乃至死亡。DNA损伤修复是保障基因组稳定性，维持其编码信息不变，并将遗传信息准确无误的传给子代细胞的关键过程。高等生物已经进化出一套由众多的DNA修复因子和细胞周期调控蛋白质构成的基因组稳定性维护体系。 检验地带网

　　目前大多数科学家都认为，维持遗传物质基因组稳定性重要因子功能的缺失，可引起基因组出现不稳定性和基因突变，造成其他肿瘤抑制基因和致癌基因突变积累，而这反过来又引起生长增殖失调，最终在生物宏观现象中导致发育缺陷、过早老化、癌症和抗感染能力的降低。

　　了解癌症的分子基础对于发展有针对性的干预战略至关重要。但是确定这些难以预料的指标一直是个老大难问题。基因组学的深入研究和不断发展为解决这类复杂疾病提供了重要的技术平台，比如将来可以根据病人药物作用相关蛋白的基因型来选择合适的药物及合适的剂量。这将有助于 限度地提高药物治疗效应，同时减少药物不良反应和*副作用。