彭廣敦教授：空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究領(lǐng)域的新方向

彭廣敦教授：空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究領(lǐng)域的新方向

4月21日，由生物谷主辦的2017多組學(xué)研究與臨床轉(zhuǎn)化前沿論壇在上海隆重開幕。本次會議多組學(xué)研究和臨床轉(zhuǎn)化研討會以邁向臨床精準(zhǔn)醫(yī)療為主題，聚焦基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等多組學(xué)技術(shù)聯(lián)用研究臨床疾病，以及多組學(xué)數(shù)據(jù)的整合交叉分析應(yīng)用，會議涉及基因變異、測序分析、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、代謝研究、rna干擾等，力圖打通多組學(xué)研究到臨床應(yīng)用的通道，推動多組學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化上的應(yīng)用。來自中國科學(xué)院上海生化細(xì)胞所的彭廣敦教授分享了“空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)”精彩議題。本文生物谷小編為大家總結(jié)整理成文，共同學(xué)習(xí)進(jìn)步。

近些年隨著高通量測序、轉(zhuǎn)錄組、基因組、代謝組以及各種表觀遺傳組等組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)越來越認(rèn)識到個性化醫(yī)療或精準(zhǔn)醫(yī)療在獲得最佳的臨床效果上具有重要深遠(yuǎn)的意義。許多疾病的發(fā)生是多因素的結(jié)果，多組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用特別適合在復(fù)雜系統(tǒng)中厘清出關(guān)鍵因素，即能覆蓋到面，也能涉及到點，已經(jīng)在提高臨床治療質(zhì)量，降低醫(yī)療費用大顯身手，未來必會在臨床研究方面綻放出更為奪目的光彩，在精確篩選藥物適應(yīng)人群降低耐藥性、尋找新的藥物靶點、提高臨床前診斷的準(zhǔn)確率以及發(fā)掘新的治療診療手段方面提供新思路、新方法和新成果。

空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)是轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究領(lǐng)域的新方向，也是研究細(xì)胞異質(zhì)性方面的新方法。該技術(shù)通過整合與優(yōu)化單細(xì)胞測序和激光顯微切割技術(shù)，獲得少量細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組信息的同時可以保留細(xì)胞原有位置信息。

空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)在復(fù)雜的生理、病理條件下研究不同位置區(qū)域細(xì)胞的異質(zhì)性，特別是針對腫瘤和干細(xì)胞生物學(xué)，發(fā)掘具有獨特分子特征的細(xì)胞群落，研究其對信號、藥物和外界刺激的響應(yīng)差異，闡釋疾病發(fā)生的不同階段和狀態(tài)，細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與環(huán)境的作用，離不開保留空間位置信息的高通量分析方法。為此，空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)基于激光顯微切割與單細(xì)胞測序，實現(xiàn)了在組織上原位捕獲細(xì)胞并進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組圖譜繪制，具有高靈敏、高通量以及高可靠性等特點。

目前，geo-seq具有很好的可移植性，理論上處理好組織樣品的保存與結(jié)構(gòu)分辨，各種臨床上的樣本都能使用該技術(shù)。目前該技術(shù)也已成功應(yīng)用于多項小鼠大腦發(fā)育、肝臟腫瘤學(xué)以及人精子發(fā)育異常等研究中，能夠還原生理、病理狀態(tài)下組織和器官層面重要的分子動態(tài)特征，并與臨床醫(yī)生已經(jīng)開展了多項針對臨床腫瘤樣本的合作。

生物信息學(xué)在科學(xué)研究中的作用

生物信息在生物學(xué)研究上的應(yīng)用主要包括在基因組學(xué)研究上的應(yīng)用和在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的應(yīng)用。

1、在基因組學(xué)研究中的應(yīng)用

基因組（genome）表示一個生物體所有的遺傳信息的總和。一個生物體基因所包含的信息決定了該生物體的生長發(fā)育、繁殖和消亡等所有生命現(xiàn)象。

有關(guān)基因組的研究稱為基因組學(xué)（Genomics），基因組學(xué)根據(jù)研究重點的不同分為序列基因組學(xué)（Sequence genomics）、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（Structural genomics）、功能基因組學(xué)（Functional genomics）與比較基因組學(xué)（Comparative genomics）

2、在蛋白質(zhì)組學(xué)的研究中的應(yīng)用

在20世紀(jì)中后期，隨著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出和蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的解析，生生命科學(xué)的研究進(jìn)入了分子生物學(xué)時代，而遺傳信息載體DNA和生命功能的體現(xiàn)者蛋白質(zhì)的研究，成為了其主要內(nèi)容。

90年代初期啟動的龐大的人類基因組計劃，已經(jīng)取得巨大的成在20世紀(jì)中后期，隨著DA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出和蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的解析，生生命科學(xué)的研就，人類基因組序列草圖繪制完成后，生命科學(xué)研究跨入了后基因組時代。

然而，人們清醒地識到基因僅是遺傳信息的載體，而生命活動的執(zhí)行者是基因的表達(dá)產(chǎn)物一蛋白質(zhì)，它是生命現(xiàn)象復(fù)雜性和多變性的直接體現(xiàn)者。

擴(kuò)展資料：

概括來說，現(xiàn)代生物信息學(xué)是以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子數(shù)據(jù)庫及其相關(guān)的圖書、文獻(xiàn)、資料為主要對象，以數(shù)學(xué)、信息學(xué)、計算機(jī)科學(xué)為主要手段，對浩如煙海的原始數(shù)據(jù)和原始資料進(jìn)行存儲、管理、注釋、加工，使之成為具有明確生物意義的生物信息。

并通過對生物信息的查詢、搜索、比較、分析，從中獲得基因的編碼、凋控、遺傳、突變等知識；研究核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系；研究它們在生物體內(nèi)的物質(zhì)代謝能量轉(zhuǎn)移、信息傳導(dǎo)等生命活動中的作用機(jī)制。

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