近兩年精準醫(yī)學的概念逐漸深入人心，這是一種將個人基因、環(huán)境與生活習慣差異考慮在內(nèi)的疾病預防與處置的新興方法。2015年1月20日，美國總統(tǒng)奧巴馬在國情咨文中提出“精準醫(yī)學計劃”，希望精準醫(yī)學可以**一個醫(yī)學新時代。隨后習近平總書記批示科技部和國家衛(wèi)生計生委，要求國家成立中國精準醫(yī)療戰(zhàn)略專家組，科技部召開國家首次精準醫(yī)學戰(zhàn)略專家會議，并決定在2030年前政府將在精準醫(yī)療領(lǐng)域投入600億元。

隨著基因測序技術(shù)的發(fā)展和費用的降低，現(xiàn)在普通人也可以在可承受的經(jīng)濟范圍內(nèi)進行個體測序分析，測序技術(shù)成為精準醫(yī)學發(fā)展和個體化治療中一個非常重要的工具，我們即將迎來一個全民測序的時代。而這樣一種強大的工具在科學家們的手中又可以發(fā)揮出更大價值，挖掘出更有深度的信息。基因測序技術(shù)在精準醫(yī)學中得到了哪些應用呢？生物谷小編從以下幾個方面結(jié)合已發(fā)表文章進行了總結(jié)。

基因測序助力癌癥研究尋找治療靶點

在2016年4月8日那期Science期刊上，美國布羅德研究所Aviv Regev的領(lǐng)導的癌癥研究團隊通過與麻省理工學院副教授、單細胞分析先鋒Alex Shalek合作，利用單細胞RNA-seq方法每次一個細胞地研究整個腫瘤以便確定哪些類型的細胞存在于腫瘤中。他們不僅分析了惡性腫瘤細胞，而且也分析了腫瘤內(nèi)所有不同類型的細胞。這是首次開展這樣的研究。如今，他們知道每種腫瘤的細胞組成，也知道每種類型的細胞的基因表達模式，這樣就能夠回個頭去重新分析一些大體積腫瘤測序數(shù)據(jù)（比如，癌癥基因組圖譜）以便從現(xiàn)存的數(shù)據(jù)中找出細胞如何相互作用和一定程度上利用細胞重建大塊腫瘤樣品的整體行為。

在一篇發(fā)表在國際學術(shù)期刊Nature Communication上的文章中，來自美國的科學家們對109名胰腺導管腺癌（PDA）病人進行了全外顯子測序，發(fā)現(xiàn)了PDA中的基因突變多樣性，并且為發(fā)現(xiàn)PDA治療靶點提供了重要信息。

在該項研究中，研究人員為方便檢測基因突變，同時移除非腫瘤性組織的污染，他們利用顯微切割的方法將癌癥患者的腫瘤組織進行了異種移植并建立了細胞系。隨后對109例進行過顯微切割的PDA病例進行了全外顯子測序，經(jīng)過顯微切割操作后，腫瘤細胞得到富集并增強了對基因突變的檢測。研究人員通過分析發(fā)現(xiàn)導致PDA發(fā)生的病因事件與腫瘤突變譜具有明顯相關(guān)性。

基因測序幫助尋找生物標記物 助力疾病診斷

在歐洲泌尿外科協(xié)會的研究者公布的一項*新研究成果中，研究者對64份前列腺組織樣本進行研究，對每一種樣本中的2億個序列進行閱讀分析，結(jié)果研究者發(fā)現(xiàn)在腫瘤和控制樣本中有超過2000個基因都表現(xiàn)出了明顯的差異性，其中有些相比已知的前列腺癌標志物而言表現(xiàn)出了較高的特異性和敏感性；其中一種名為TAPIR的非編碼RNAs則可以有效抑制癌細胞的生長，盡管其可以轉(zhuǎn)化為臨床有用的治療靶點還為時尚早。

研究者在前列腺癌患者的尿液中發(fā)現(xiàn)了這些生物標志物，檢測結(jié)果顯示其可以幫助進行準確的前列腺癌檢測，基于相關(guān)研究結(jié)果，研究人員決定開發(fā)一種進行前列腺癌早期診斷的高特異性及敏感性的，且基于尿液的檢測手段；這種檢測方法基于對多個生物標志物的組合，相比單一標志物而言將表現(xiàn)出較高的特異性。

基因測序幫助監(jiān)測全球性疾病暴發(fā)

在一篇發(fā)表于Nature雜志上的報道中，來自伯明翰大學的研究人員解釋了如何利用基因組測序的技術(shù)來快速實現(xiàn)對疾病暴發(fā)的有效監(jiān)測；文章中他們開發(fā)了一種手提箱式的基因組測序“實驗室”，其中包含有一種新型的DNA測序儀，*初該設(shè)備用于2015年4月在幾內(nèi)亞對埃博拉病人的樣本進行檢測。

這項研究中，研究人員利用這種便攜式的DNA測序儀在整個基因組庫中鑒別出了新型的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)，目前當測序工作局限于實驗室的時候，這種便攜式機器的開發(fā)對于有效進行疾病暴發(fā)的監(jiān)測而言非常重要，研究者們還希望可以將這種便攜式的機器應用于別的領(lǐng)域的研究中，比如癌癥研究等。

在另外一項研究中，來自英國牛津大學和巴西Evandro Chagas研究所等機構(gòu)的研究人員對巴西的寨卡病毒暴發(fā)進行**基因組分析，從而提供關(guān)于這種病毒如何和何時可能進入美洲方面的新信息。

研究人員對7株巴西寨卡病毒毒株的基因組進行測序，包括一株毒株來自一例致命的成年人病例和另一株毒株來自一名頭小畸型新生兒。

這一分析證實美洲的寨卡病毒是由當單次病毒輸入而產(chǎn)生的，據(jù)估計這次輸入發(fā)生于2013年5月和12月之間，比首次在巴西檢測到寨卡病毒的時間早了12個月。

基因測序幫助了解癌癥進化 深入挖掘癌癥病因

來自美國和德國的科學家們在國際學術(shù)期刊Nature上發(fā)表了一項*新研究進展，他們通過對慢性淋巴細胞白血病病人樣本進行全外顯子測序分析，發(fā)現(xiàn)了一些可能發(fā)生反復突變的癌癥驅(qū)動基因，這對于了解腫瘤形成過程以及癌細胞進化過程具有重要意義。

​在這項研究中，研究人員對538名慢性淋巴細胞白血病病人的樣本及與其相對應的胚系DNA樣本進行了全外顯子測序比對，發(fā)現(xiàn)了44個會發(fā)生反復突變的基因以及11個反復發(fā)生拷貝數(shù)變異的基因。這些突變基因中包括一些之前未報道過但可能驅(qū)動癌癥發(fā)生的新基因（RPS15，IKZF3），同時還發(fā)現(xiàn)RNA加工和轉(zhuǎn)出過程，MYC活性以及MAPK信號都是參與CLL的重要途徑。

研究人員對這一大數(shù)據(jù)集進行進一步的克隆形成能力分析，重新建立了癌癥驅(qū)動因素之間的時間聯(lián)系，在對59名病人治療前以及復發(fā)后的癌細胞樣本進行直接對比之后，研究人員發(fā)現(xiàn)癌細胞出現(xiàn)了高頻的克隆進化。

除此之外，還有一篇刊登在Nature Genetics的文章，在這篇文章中來自日內(nèi)瓦大學的研究者就對基底細胞癌患者機體的癌細胞進行了DNA的測序研究，目的在于確定引發(fā)癌變的基因，該研究發(fā)現(xiàn)或為后期開發(fā)新型個體化療法提供思路。

文章中研究者對各年齡段的236名個體中的293份腫瘤樣本進行研究，研究者Stylianos Antonarakis教授說道，長期以來大家都知道大部分的BCCs是由音猬因子（sonic hedgehog）通路的異常激活而引發(fā)的，但我們并不知道BCC同樣也是一種具有高突變率的癌癥；除了音猬因子通路外，許多其它的基因都參與到了引發(fā)皮膚癌的隊列之中，*終就會使得療法變得復雜。目前研究者鑒別出了MYCN， PTPN14和LATS1基因可以作為驅(qū)動BCC的原因。

*后研究者說道，對腫瘤進行測序?qū)饾u幫助我們進行臨床的藥物實踐，而這對于每一個癌癥患者而言都將是非常重要的。

基因測序幫助醫(yī)生和病人合理選擇有效治療藥物

刊登在國際雜志Cell上的一篇研究論文中，來自賓夕法尼亞大學的研究人員的研究成果推進了個體化療法的開發(fā)；這項研究開始于一種名為噻唑烷二酮（TZDs）的抗糖尿病藥物，該藥物對于部分糖尿病患者（20%至30%）非常有效，而對于其他患者則沒有任何效果，有時候反而還會引發(fā)嚴重的副作用。

因此研究者就推測之所以會導致某些患者服用TZDs有效，而某些患者則會引發(fā)副作用，關(guān)鍵是個體基因組區(qū)域的小型差異引發(fā)的突變所致，而特殊的基因組區(qū)域可以控制基因的開啟或關(guān)閉，就好象燈的開關(guān)一樣，而這種區(qū)域名為基因調(diào)控區(qū)域，當細胞核受體吸附到DNA上時調(diào)控區(qū)域就會通過開啟基因來發(fā)揮作用。

目前市場上的許多藥物，比如TZDs就可以通過結(jié)合細胞核受體來發(fā)揮作用，而細胞核受體可以調(diào)節(jié)基因的開啟/關(guān)閉，研究者發(fā)現(xiàn)，基因組開關(guān)區(qū)域中四種堿基序列的單一改變或許就可以幫助預測藥物是否會影響患者的病情。每種藥物都會存在一定的風險，而揭示這些風險和個體遺傳編碼的關(guān)系或許可以幫助有效開發(fā)個體化療法。

在另外一項研究中，科羅拉多大學的研究人員開發(fā)了一種新工具能夠幫助進行腫瘤細胞全外顯子測序原始數(shù)據(jù)解讀，隨后根據(jù)癌細胞的特定基因圖譜找到FDA批準的靶向治療藥物。

研究人員將這種工具叫做IMPACT（Integrating Molecular Profiles with Actionable Therapeutics），利用這種工具可以根據(jù)全外顯子測序產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)（由A,T,C,G組成的序列）匹配出人類基因組中的大約20000個基因，隨后再將癌細胞的基因序列與正?；蜻M行比對（也可以比對基因拷貝數(shù)），發(fā)現(xiàn)可能導致癌癥發(fā)生發(fā)展的差異基因。IMPACT通過挖掘NCI-MATCH以及MyCancerGenome.org等公共數(shù)據(jù)完成上述內(nèi)容，并幫助找到FDA批準的靶向治療藥物。

隨著精準醫(yī)學計劃的開展，基因測序會得到越來越廣泛的應用，對深入了解疾病的發(fā)病機制，尋找治療靶點，開發(fā)新的治療方法都有巨大推動作用。