ENCODE項(xiàng)目（ENCyclopedia Of DNA Elements）研究組上百位研究人員近期公布了百科全書(shū)項(xiàng)目的成果——人類(lèi)基因組中被稱為“垃圾DNA”實(shí)際上是一個(gè)龐大的控制面板，能調(diào)控?cái)?shù)以百萬(wàn)計(jì)基因的活性。如果沒(méi)有這些開(kāi)關(guān)調(diào)控，基因?qū)⒉荒苷９ぷ鳎@些區(qū)域也許會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)換上疾病。由ENCODE公布的這一新數(shù)據(jù)信息非常全面，也很復(fù)雜，因此是以一種新型出版模式公布，這一模式中電子文檔和數(shù)據(jù)集是相互關(guān)聯(lián)的。
正如同人類(lèi)基因組計(jì)劃帶給生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的革新意義，ENCODE項(xiàng)目也將推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)的前進(jìn)，開(kāi)辟研究新道路。這一計(jì)劃是于2003年啟動(dòng)，主要目的是建立人類(lèi)基因組中生物功能關(guān)鍵性元素目錄。
這項(xiàng)由美國(guó)國(guó)家基因組研究院NHGRI，以及歐洲生物信息學(xué)研究所EMBL-EBI的科學(xué)家們領(lǐng)導(dǎo)的研究，公布了一份詳細(xì)的基因組功能圖譜，其中包含有四百萬(wàn)基因的“開(kāi)關(guān)”，這一重要的參考數(shù)據(jù)將有助于研究人員找到與人類(lèi)疾病密切相關(guān)的區(qū)域。
目前這一相關(guān)研究成果將在Nature, Genome Biology和Genome Research雜志上，共計(jì)30篇開(kāi)放性論文進(jìn)行公布。
“我們的基因組就是簡(jiǎn)單地通過(guò)無(wú)數(shù)的開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)控，這些上百萬(wàn)的區(qū)域能決定基因是開(kāi)還是關(guān)，”ENCODE項(xiàng)目分析員Ewan Birney 說(shuō)，“人類(lèi)基因組計(jì)劃HGP表明，基因組中只有2%包含有基因，也就是說(shuō)能編碼蛋白。從ENCODE項(xiàng)目中，我們可以看到，基因組中剩余的這約80%的區(qū)域其實(shí)并沒(méi)有閑著，我們發(fā)現(xiàn)基因組這個(gè)更大的部分——實(shí)際上是一個(gè)驚人的數(shù)量——調(diào)控了蛋白何時(shí)和何地生成，而不是簡(jiǎn)單的其中產(chǎn)生，比簡(jiǎn)單地作為構(gòu)建框架”。
“任何疾病的相關(guān)研究人員都可以利用ENCODE數(shù)據(jù)，分析他們可能會(huì)感興趣的相關(guān)病理，”重要的分析協(xié)調(diào)員Ian Dunham 說(shuō)，“許多情況下，你可能已經(jīng)想到了哪些基因參與了你正在研究的疾病，但卻不知道其中涉及的開(kāi)關(guān)。有時(shí)這些開(kāi)關(guān)令人驚訝，因?yàn)樗鼈兊奈恢谜f(shuō)明它們更有可能與一個(gè)*不同的疾病相關(guān)。 ENCODE為我們提供了一組非常有價(jià)值的線索，讓我們能沿著這些線索，發(fā)現(xiàn)與健康和疾病有關(guān)的關(guān)鍵機(jī)制，這些將能被用來(lái)創(chuàng)建全新的藥物，或重新利用現(xiàn)有的治療方法。“
“ENCODE告訴我們，我們需要把眼光放得更遠(yuǎn)一些，而不是局限于基因組整個(gè)網(wǎng)絡(luò)如何連接的線性結(jié)構(gòu)，”斯坦福大學(xué)教授，ENCODE科學(xué)家Michael Snyder評(píng)論道，“我們正開(kāi)始了解全基因組關(guān)聯(lián)研究中所獲取的信息，不僅僅是某個(gè)基因定位在哪兒，還有哪些能調(diào)控它們。
因?yàn)槲覀兊幕蚪M即復(fù)雜的，又是三維立體的，這些調(diào)控元件有時(shí)遠(yuǎn)離被調(diào)節(jié)基因，而是通過(guò)環(huán)繞得以接觸到。如果沒(méi)有ENCODE，我們可能永遠(yuǎn)也不會(huì)看著這些區(qū)域，這項(xiàng)研究朝著深入了解人類(lèi)運(yùn)轉(zhuǎn)邁進(jìn)了一大步。ENCODE可以幫助我們更深入探討監(jiān)控環(huán)路，這些環(huán)路能指揮所有的零件組裝成一個(gè)復(fù)雜的個(gè)體。”
近年來(lái)，生物醫(yī)學(xué)研究中獲取并存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)成為了一項(xiàng)挑戰(zhàn)。現(xiàn)在，隨著基因組測(cè)序成本的下降和測(cè)序能力的提高，重點(diǎn)已轉(zhuǎn)移到分析上來(lái)——讓這些全基因組關(guān)聯(lián)研究產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變得有意義。 ENCODE 合作伙伴已經(jīng)著手于利用各實(shí)驗(yàn)室中相同的計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室方法，以及試劑進(jìn)行人類(lèi)基因組系統(tǒng)分析。
9月6日發(fā)表的文章有上百頁(yè)的內(nèi)容，但Nature數(shù)字自然出版集團(tuán)認(rèn)識(shí)到這是過(guò)去的形式，目前所有的在三個(gè)雜志上發(fā)表的ENCODE內(nèi)容都是數(shù)字化連接的，從而讀者可以按照自己的興趣，追溯到原始數(shù)據(jù)。
“將具有專業(yè)知識(shí)的專家們聚集在一起，這就是這項(xiàng)研究”，Ewan Birney說(shuō)，“ENCODE項(xiàng)目表明，ling命科學(xué)家能通過(guò)密切合作，進(jìn)行大規(guī)模研究，為整個(gè)社會(huì)創(chuàng)造出基礎(chǔ)性資源。”
“到目前為止，發(fā)表的數(shù)據(jù)都是各自方面，靜態(tài)刊物的成果，非同一研究團(tuán)隊(duì)的人不知道它的存在，如何利用這些知識(shí)呢？”西班牙科學(xué)家Roderic Guigo說(shuō)，“現(xiàn)在我們有一個(gè)互動(dòng)的百科全書(shū)，大家都可以參考，這與之前極大不同。”
從該項(xiàng)目的規(guī)模意義上來(lái)說(shuō)——ENCODE聯(lián)合了來(lái)自英國(guó)，美國(guó)，西班牙，新加坡和日本的32個(gè)實(shí)驗(yàn)室中442名科學(xué)家的努力，他們獲得并分析了超過(guò)15兆兆字節(jié)（15萬(wàn)億字節(jié)）的原始數(shù)據(jù)，目前已經(jīng)全部公布，并可公開(kāi)獲得。研究花費(fèi)了約300年的計(jì)算機(jī)時(shí)間，對(duì)147個(gè)組織類(lèi)型進(jìn)行了分析，以確定哪些能打開(kāi)和關(guān)閉特定的基因，以及不同類(lèi)型細(xì)胞之間的“開(kāi)關(guān)”存在什么差異。
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