“垃圾基因”數(shù)據(jù)庫上線一個(gè)月 從“垃圾基因”里面“挖”寶

“打個(gè)比喻，如果我們的遺傳信息是一座山，遺傳學(xué)家知道這山里面有金子，但他們用的是鋤頭。我們的工作就是給他們打造‘挖礦機(jī)’，幫他們把這些金子更快地挖出來;并把我們已經(jīng)挖到的東西展現(xiàn)出來，構(gòu)建成資源庫，方便他們使用。”華中農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院、生物醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院教授龔靜這樣解釋他們的研究。

龔靜的團(tuán)隊(duì)最近在英國《核酸研究》雜志先后發(fā)表3篇文章。他們通過對多種癌癥中遺傳變異的功能進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)了大量可調(diào)控非編碼核糖核苷酸(ncRNA)和可選擇性多聚腺苷酸化(APA)的遺傳變異位點(diǎn)，構(gòu)建了在線數(shù)據(jù)庫，并開放給全球的研究者共享。

“其中一個(gè)數(shù)據(jù)庫上線1個(gè)多月，就已經(jīng)有22個(gè)國家1446次的訪問了!”龔靜接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)表示，她為自己的這一項(xiàng)研究能收獲世界各地的粉絲而感到欣慰。

從“垃圾基因”里面“挖”寶

龔靜對其中一項(xiàng)研究進(jìn)行了詳細(xì)的解釋，她說：“表達(dá)數(shù)量性狀座位(eQTL)是指基因組上可以影響基因表達(dá)的遺傳變異位點(diǎn)。eQTL分析是解析遺傳功能和尋找致病基因的重要方法之一，已廣泛用于遺傳研究中。”

基因分為編碼基因和非編碼基因。然而，目前大部分研究專注于編碼基因相關(guān)的eQTL鑒定， 非編碼相關(guān)的eQTL系統(tǒng)分析非常少。龔靜表示，非編碼比編碼基因數(shù)據(jù)更龐大。十年前大家覺得不重要，甚至有人把它稱為“垃圾基因”，但現(xiàn)在大家發(fā)現(xiàn)它有越來越多的功能，甚至參與到癌癥的發(fā)生發(fā)展過程。

從事生物信息技術(shù)研究多年的龔靜，一年前正是看到了非編碼相關(guān)eQTL系統(tǒng)分析的欠缺，決定帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)來填補(bǔ)這一空白。他們使用癌癥基因組圖譜(TCGA)近1萬多個(gè)樣本的基因組和非編碼表達(dá)量信息，系統(tǒng)分析了33種癌癥中遺傳變異與非編碼表達(dá)量之間的關(guān)系。

通過大樣本、多組學(xué)分析，在33種癌癥中，他們一共鑒定得到與長非編碼相關(guān)的600多萬種順式eQTLs和70多萬種反式eQTLs。他們進(jìn)一步將已鑒定的eQTLs和癌癥病人生存信息關(guān)聯(lián)并分析后，確定了與患者總生存時(shí)間相關(guān)的8235個(gè)長非編碼RNA-eQTLs和116個(gè)microRNA-eQTLs。

在此基礎(chǔ)上，他們構(gòu)建了一個(gè)在線數(shù)據(jù)庫。在這個(gè)網(wǎng)站上，其他研究者可以方便地瀏覽及查詢多種癌癥相關(guān)的eQTL數(shù)據(jù)。

這些eQTL數(shù)據(jù)，將有助于理解遺傳風(fēng)險(xiǎn)等位基因如何促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，幫助遺傳學(xué)家更好地認(rèn)識非編碼基因在癌癥進(jìn)展中的作用和生物學(xué)機(jī)理，為潛在的癌癥靶標(biāo)的開發(fā)提供新思路。

還可以擴(kuò)展到動(dòng)物和植物

本科學(xué)醫(yī)和博士選擇生物信息學(xué)的背景，讓龔靜有了更多的跨學(xué)科思維。她認(rèn)為，生物信息學(xué)家的一個(gè)重要責(zé)任就是為生物學(xué)家和遺傳學(xué)家，以及臨床工作者提供更方便的工具和數(shù)據(jù)資源。

龔靜說：“因?yàn)榉蔷幋a相關(guān)的eQTL研究很少，這也就意味著能供我們參考的研究方法也比較少，所以方法的選擇、數(shù)據(jù)的收集分析、相關(guān)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建等需要我們知難而進(jìn)。為了提高我們研究的可信度和可行度，我們使用的都是來自專業(yè)癌癥數(shù)據(jù)庫的表型樣本和存活信息，這些都是經(jīng)過業(yè)界認(rèn)證的可靠數(shù)據(jù)。”

在數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面，怎樣體現(xiàn)專業(yè)科學(xué)的同時(shí)又讓用戶易用易懂?這花費(fèi)了他們大量的時(shí)間。他們更迭了多個(gè)版本，從配色、排版和內(nèi)容的填充都經(jīng)過多次討論，目的就是給其他科研人員提供一個(gè)直觀的數(shù)據(jù)庫，盡最大努力呈現(xiàn)一個(gè)專業(yè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)有的特征。

他們的遺傳研究方法不僅可以用于癌癥還可以擴(kuò)展到其他的疾病。同時(shí)，還可以擴(kuò)展到對動(dòng)物和植物的研究。近期，他們通過廣泛收集動(dòng)物的基因組測序數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，構(gòu)建了13個(gè)物種的基因組參考面板，打造了一個(gè)用于動(dòng)物遺傳數(shù)據(jù)填補(bǔ)的數(shù)據(jù)庫。這個(gè)數(shù)據(jù)庫可以廣泛應(yīng)用到動(dòng)物遺傳育種及品質(zhì)改良等研究中。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)及提供的工具可以極大地節(jié)省研究的成本和時(shí)間，大大提高科研效率。

龔靜說，后期他們將繼續(xù)維護(hù)并持續(xù)更新這些數(shù)據(jù)庫，希望能讓更多研究者受益。另外，他們也考慮根據(jù)已開發(fā)的數(shù)據(jù)庫和已鑒定的有潛在功能的遺傳位點(diǎn)，將他們的研究進(jìn)一步深化。

具體來說，就是將生物信息方法得到的結(jié)果與人群分子流行病學(xué)、分子生物學(xué)相結(jié)合，深入挖掘遺傳位點(diǎn)的功能，希望通過多維度的分析尋找并鑒定某種癌癥相關(guān)的生物標(biāo)志物或者藥物靶標(biāo)，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，推動(dòng)臨床生物醫(yī)學(xué)實(shí)踐，以此造福大眾。