近期基因測序研究領域新成果！

　　本文中，小編整理了多篇研究報道，共同聚焦科學家們在測序研究領域取得的新成就，與大家一起學習！

圖片來源：Nature

　　【1】Nature：中國科學家使用單細胞測序來揭示人類胚胎植入的秘密

　　doi：10.1038/s41586-019-1500-0

　　近日，中國多家機構的一個研究團隊利用單細胞測序技術，對植入子宮的人類胚胎進行了更多的研究。在這項發表于Nature雜志上的論文中，該小組描述了從植入前、植入中和植入后對數千個人類胚胎細胞進行測序的過程，以及他們從中學到的新知識。精子使卵子受精后不久，卵子就會附著在子宮內膜上。這使得胚胎能夠從母體獲得氧氣和營養。在這項新的研究中，研究人員從細胞的角度觀察了在人類繁殖的這一關鍵時期發生了什么。

　　為了進一步了解植入過程中發生了什么，研究人員讓65個人類卵子受精，并讓它們在體外培養系統中生長。這使得他們能夠在植入前、植入中和植入后研究成千上萬的細胞。研究人員在植入前(受精后6天)對大約2000個胚胎細胞進行了一種名為scTrio-seq的單細胞測序，從而開始了他們的研究。接下來，他們在植入后對另外9000個細胞進行了類似的測序。然后他們對3200個不同原始譜系的細胞進行了比較。

　　【2】Nature：史上最大測序研究表明罕見的DNA改變與2型糖尿病有關

　　doi：10.1038/s41586-019-1231-2

　　一個由科學家組成的國際聯盟分析了近4.6萬人的蛋白質編碼基因，發現罕見的DNA改變與2型糖尿病有關。該研究是同類研究中已知規模最大的研究之一，包括來自歐洲、非洲裔美國人、拉美裔/拉丁裔、東亞和南亞祖先的數據。從這個龐大的群體--大約21，000名2型糖尿病患者和25，000名健康對照參與者--中，研究人員確定了四個可以影響糖尿病風險的罕見變異基因。這些數據表明，未來可能還會發現數百個基因。

　　這些基因和它們所編碼的蛋白質是新藥的潛在目標，并可能指導研究人員更好地理解和治療糖尿病。研究者表示，這些結果表明了研究來自不同祖先的大量個體樣本的重要性。大多數大型人口研究關注的都是歐洲血統的個體，這使得很難在全球范圍內推廣研究結果。群體越多樣化，科學性就越高，信息也就越多。

　　【3】Nat Biotechnol：一種新型測序技術或能高效檢測癌癥相關的DNA修飾

　　doi：10.1038/s41587-019-0041-2

　　近日，一項刊登在國際雜志Nature Biotechnology上的研究報告中，來自美國路德維希癌癥研究所的科學家們通過研究開發了一種新方法來檢測細胞中DNA的化學修飾，這種表觀遺傳學標記的修飾方式或能幫助控制基因表達以及其在基因組中的異常分布；研究者將這種方法命名為TAPS（TET-assisted pyridine borane sequencing，TET輔助的吡啶硼烷測序法），這種方法的是一種破壞性較小，能有效替代亞硫酸氫鹽測序法，后者是當前繪制DNA表觀遺傳學修飾的金標準。

　　研究者Chunxiao Song表示，TAPS能夠直接替代標準的亞硫酸氫鹽測序法，其能夠使得DNA表觀遺傳測序變得更加便宜，而且更容易且更廣泛地進行學術研究和臨床應用。一種表觀遺傳學修飾會將化學基團吸附到DNA的四個堿基中的一個上面，這些標記并不會改變DNA序列，但卻會影響基因的開啟或關閉，其中最常見的兩種修飾包括將甲基集團和羥甲基基團添加到胞嘧啶上產生5-甲基胞嘧啶(5mC)和5-羥甲基胞嘧啶（5hmC），5mC和5hmC的異常豐度都是癌癥發生的典型標志。

　　【4】Nature：重磅！解碼人體免疫系統！首次對人體免疫系統進行全面測序

　　doi：10.1038/s41586-019-0934-8

　　有史以來第一次，科學家們對人體免疫系統進行全面測序，人體免疫系統比人類基因組大數十億倍。在一項新的研究中，來自美國范德堡大學的研究人員對這個龐大而又神秘的系統的一個關鍵部分---編碼循環B細胞受體庫的基因---進行了測序。通過對成年人和嬰兒中的這些B細胞受體進行測序，他們發現了令人吃驚的抗體序列重疊，這些重疊可能為開發在不同人群中起作用的疫苗和療法提供了潛在新的抗體靶標。作為一項大型的多年計劃的一部分，這項研究旨在確定人們能夠應對和適應各種各樣疾病的遺傳基礎，相關研究結果發表在Nature雜志上。

　　這一進展之所以成為可能，是因為生物學研究與高性能前沿超級計算的結合。盡管人類基因組計劃（Human Genome Project）對人類基因組進行了測序并導致了新型基因組學工具的開發，但是它沒有解決人類免疫系統的規模和復雜性。研究者表示，人類免疫學和疫苗開發領域面臨的一個持續存在的挑戰是我們沒有關于正常健康的人體免疫系統的完整參考數據。在當今時代之前，人們認為不可能開展這樣的研究，這是因為免疫系統在理論上是非常大的，但是這篇新論文表明可以確定其中的很大一部分，這是因為每個人的B細胞受體庫的規模出乎意料地小。”

　　【5】Science：便攜式DNA測序儀在檢測病毒疫情中大顯身手

　　doi：10.1126/science.aau9343

　　在一項新的研究中，來自美國、尼日利亞、英國、德國、比利時、瑞士和新加坡的研究人員發現，隨著病毒疫情的爆發，利用便攜式DNA測序儀了解關于這種病毒疫情的更多信息是可能的。在他們發表在Science期刊上的一篇標題為“Metagenomic sequencing at the epicenter of the Nigeria 2018 Lassa fever outbreak”的論文中，他們描述了他們對在尼日利亞最近發生的一次病毒疫情期間受影響的患者中的拉沙病毒（Lassa virus）DNA的分析，以及他們取得的發現。

　　醫學科學家們一直擔心可能會出現一場大規模的流行病---一場可能導致全世界數百萬人甚至數十億人死亡的流行病。正因為如此，科學家們不斷尋找新工具來識別潛在的大流行性病毒并阻止它們。這樣的一個研究領域集中在快速識別病毒，更重要的是，發現它是否已進化為一種更危險的新毒株。目前，這個領域的主要技術是DNA測序，但是病毒疫情通常會在存在沒有配備DNA測序功能的實驗室的地方開始爆發。這導致人們開發小型便攜式設備，這樣就能夠將這些設備快速部署到感興趣的區域并立即加以使用。

　　【6】AJHG：新生兒基因組測序能夠發現未知遺傳風險

　　doi：10.1016/j.ajhg.2018.11.016

　　隨著基因組測序在臨床中變得越來越普遍，關于其在新生兒中的使用和作用仍存在疑問。測序可以提供可操作的見解嗎？能夠找到對孩子未來健康有重要意義的發現嗎？測序對家庭有什么好處或后果？

　　最近一項研究揭示了這些問題的答案。在《American Journal of Human Genetics》雜志發表的一篇論文中，該研究小組報告說，基因組測序可以識別可能無法檢測到的各種疾病的風險。重要的是，早期了解其中一些疾病可能會導致監測和干預，從而改善新生兒及其家人的健康狀況。

　　【7】Science：我國科學家通過優化單細胞多組學測序技術分析結直腸癌異質性

　　doi：10.1126/science.aao3791

　　在一項新的研究中，來自中國北京大學第三醫院、北京未來基因診斷高精尖創新中心和北大-清華生命科學聯合中心和的研究人員發現利用優化的單細胞多組學測序能夠更好地揭示結直腸癌異質性。相關研究結果發表在2018年11月30日的Science期刊上，論文標題為“Single-cell multiomics sequencing and analyses of human colorectal cancer”。在這項研究中，他們描述了他們的理解結直腸癌進展的獨特方法。

　　這些研究人員指出，大多數關于結直腸癌進展的遺傳學研究都涉及到探究基因表達。他們提出還需更多的研究來了解結直腸腫瘤是如何轉移的。為了實現這一點，他們開發了一種允許在單個細胞中同時分析拷貝數變化、甲基化和基因表達的測序方法-這種方法將單細胞測序數據與來自染色體構象的信息、表觀遺傳數據和腫瘤細胞的其他特征相結合在一起。

　　【8】NEJM：DNA測序技術可有效預防感染的爆發

　　doi：10.1056/NEJMoa1714373

　　牛津大學醫院的研究者們通過全基因組測序和電子患者數據，能夠有助于阻斷可能致命的真菌病原體的爆發性疫情。

　　該研究發表在新英格蘭醫學雜志上。首席研究員，大數據研究所傳染病研究員David Eyre博士認為：“我們的研究有助于阻斷念珠菌疫情的爆發。通過研究清楚它的傳播機制，應該有助于控制它在世界范圍內的傳播。念珠菌是一種新興的，多重耐藥的真菌病原體，通常存在于重癥監護病房。在一些患者中，念珠菌可以進入血液并在整個身體中傳播，導致嚴重的感染。

　　研究人員調查了2015年至2017年期間約翰拉德克利夫醫院神經科學ICU發生的大規模C. auris爆發情況。通過對患者和環境分離物樣本進行全基因組測序，結合電子健康記錄數據，他們研究了可能的傳播途徑，定植的風險因素和爆發的分子流行病學。“我們發現在一般環境中很少檢測到念珠菌，16個空氣樣本中只有1個是陽性的，”Eyre博士解釋說：“然而，我們在多用途患者設備上找到了念珠菌，特別是溫度計。 因此，我們的研究清楚地表明，念珠菌在醫療保健環境中持續存在和傳播。

　　【9】Genes Devel：對2萬個心臟細胞進行RNA測序有望闡明心臟發育機制并開發新型心臟病療法

　　doi：10.1101/gad.316802.118

　　近日，一項刊登在國際雜志Genes & Development上的研究報告中，來自費城兒童醫院的科學家們利用一種強大的新型技術對2萬個單一細胞核進行了RNA測序，從而揭開了心臟病發生背后的生物學事件，在動物研究中，研究人員在健康和疾病心臟中鑒別出了多種細胞類型，同時研究人員還詳細研究了“轉錄藍圖”，即DNA將遺傳信息轉錄成為RNA和蛋白質。

　　研究者Liming Pei博士表示，這項研究中我們首次將大量平行單核RNA測序技術應用到了出生后小鼠的心臟研究中，相關研究或能提供正常心臟發育和心臟疾病發生過程中所涉及的生物學事件，研究人員的目的就是尋找治療心臟疾病的靶向性療法，此外，這種類型的大規模測序也能應用到許多醫學領域中。

　　【10】Cell：華大基因主導的最大規模中國人基因組測序結果揭示獨特的病毒感染模式

　　doi：10.1016/j.cell.2018.08.016

　　在一項新的研究中，通過分析全球最大的涉及141431名來自中國各地的孕婦的基因組數據，來自中國深圳華大基因等研究機構的研究人員發現了基因與出生結果（包括雙胎妊娠和女性第一次懷孕時的年齡）之間存在意想不到的關聯。這種分析還允許這些研究人員重建中國不同種族群體在近代的人口流動和通婚，并有望有助于鑒定出讓人們容易患上傳染病的基因，相關研究結果發表在Cell雜志上。

　　這些孕婦提供了血液樣本來測試胎兒染色體異常，主要是唐氏綜合癥。這種稱為無細胞胎兒DNA測試的技術是一種非侵入性產前測試方法。鑒于孕婦的血液中漂浮著來自她們未出生的孩子的DNA，這種技術是可行的。通過快速鳥槍測序，實驗室能夠讓血液中所有自由漂浮的DNA發生斷裂，并對大小剛好的DNA片段進行測序以便診斷唐氏綜合癥。