科普 基因組計劃二

什麼是DNA元素百科全書（ENCODE）計劃？

DNA元素百科全書（ENCODE）計劃是人類基因組計劃的後續工作，人類基因組計劃對構成人類基因組的DNA序列進行了測序，而ENCODE計劃旨在解釋這些DNA序列。隨著2003年人類基因組計劃的完成，ENCODE計劃作為一個全球性的項目而展開，該項目涉及30多個研究組和400多名科學家。

在人類基因組中，大約有20,000個基因能夠翻譯成蛋白質，這僅僅佔到全基因組的1%，研究人員著手從ENCODE項目去揭示基因組中剩餘99%的功能。科學家們發現基因組中這種非基因編碼組份的80%實際上發揮著調節特定基因表達的作用，而這些曾經被認為是基因組的中「垃圾DNA」。

研究人員認為，基因活性調控的變化可能會破壞蛋白質的產生和正常的細胞生理過程，從而導致疾病的發生。ENCODE計劃的一個目標就是研究某些基因表達的變化與疾病發生的關係。

ENCODE計劃已經使研究人員能夠對人類基因組的功能進行深入的理解，隨著研究人員了解更多的關於基因活性的調控以及基因是如何表達的，科學界將能夠更好的理解整個基因組是如何影響人類健康的。

什麼是藥物基因組學？

藥物基因組學是研究基因如何影響一個人對藥物反應的學科，這個相對較新的領域將藥物學（有關藥物的科學）和基因組學（有關基因及其功能的研究）有機的結合起來，去開發適合個人遺傳特徵的有效且安全的藥物和使用劑量。

目前市面上許多可用的藥物是「一刀切」的狀況，但是它們對每個人而言都不會以相同的方式發揮藥效。如果去預測一種藥物對誰有效，對誰不起作用，以及對誰會產生副作用（藥物不良反應），這將是一件非常困難的事情。在美國，藥物不良反應是住院和死亡的重要原因。隨著人類基因組計劃的完成，研究人員正在研究基因遺傳差異如何影響身體對藥物的反應，這些遺傳差異將被用來預測一種藥物是否會對某一類特定的人有效，並有助於防止藥物不良反應。

藥物基因組學領域目前還處於起步階段，它的應用還非常的有限，但是在臨床試驗中正在研究新的方法和策略。在不久的將來，藥物基因組學將研發量身定製的藥物來治療各種健康問題，包括心血管疾病、阿爾茨海默病、癌症、艾滋病和哮喘。

DNA測序工作正在取得哪些進展？

DNA測序工作指的是確定一個人的遺傳密碼中DNA組成單元（核苷酸）的順序，它不僅促進了遺傳學研究的發展，而且也是一種用於檢測遺傳性疾病的方法。

大量DNA同時被快速測序相關技術正在被開發出來。之前的測序技術被稱為Sanger測序（以科學家Sanger的名字命名的），該技術在當時是一個重大突破，能夠幫助科學家確定人類遺傳密碼的序列，但是它是比較費時且昂貴的。直到今天，Sanger測序法已經實現自動化使其測序速度更快，並且被很多實驗室用於短片段DNA的測序，但是如果將其用於個人基因組的測序，這將可能需要數年的時間。最近，下一代測序技術（Next-generation sequencing）已經加快了個人基因組測序周期的進程（只需要幾天到幾周的時間），同時降低了測序成本。

利用下一代測序技術，現在可以進行大量DNA的測序工作，比如一個人中所有能夠編碼蛋白質的DNA片段，這些片段被稱為外顯子，在一個人的基因組中佔到1%的比例。一個基因組中所有的外顯子合起來稱為外顯子組，用來測定外顯子組序列的方法被稱為全外顯子組測序，這種方法可以鑒定任何一個基因中蛋白編碼區域的遺傳變異，而不是僅能研究幾個選定的基因。由於絕大多數的能夠導致疾病的已知突變都出現在外顯子區域，所以全外顯子組測序技術被認為是一種確定潛在致病突變的有效方法。

然而，研究人員發現在外顯子區域外的DNA變異能夠影響基因的活性和蛋白質的翻譯，並且能夠導致遺傳疾病，而全外顯子組測序技術則漏掉了這些變異。另外一種被稱為全基因組測序的方法，能夠確定一個人基因組中所有核苷酸的序列，並且可以找到基因組中任何區域的變化。

雖然全外顯子組和全基因組測序方法都會比選定的基因測序方法鑒定出更多遺傳變異，但是其中很多信息的重要性還是未知的。由於不是所有的遺傳變異都會影響健康問題，所以很難知道鑒定出的變異是否是研究人員感興趣的，有時候鑒定出的遺傳變異與尚未被診斷出的遺傳性疾病相關（這些被稱為偶發或者二級發現）。

除了被用於臨床研究，全外顯子組和全基因組測序對於研究人員來說是非常重要的方法。外顯子組和基因組序列的後續研究可以幫助確定新的遺傳變異是否和健康狀況相關，這將有助於未來對疾病的診斷。

譯者介紹

辛成齊，中國科學院北京基因組研究所生物信息學博士，師從中國基因組學奠基人于軍研究員，曾參與CAS-KACST椰棗基因組國際合作項目，主要研究領域涉及基因組、轉錄組等，熟悉NGS文庫構建、上機以及數據分析工作，目前在大連醫科大學附屬第一醫院工作。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！