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本週話題：全球十大主要基因組學專案盤點

下面這個圖片，我之前單獨分享過，是截至去年9月份的全球主要基因組學專案。

我這裡主要盤點一下其中具有代表性的十個專案。

國際千人基因組（1000 Genome Project）專案

這是目前用得最廣也是影響最大的一個國際聯合基因組專案。2008年發起由英國Sanger研究所、美國 NHGRI 等多家科研機構共同發起的國際多人群基因組學專案，專案收集了全球26個不同群體2504個人的基因組資料，在2015年已經完成了第三期，自那之後幾乎所有的人類基因組學研究成果都或多或少會使用裡面的結果，貢獻巨大。

該專案取得眾多重要科研成果

A global reference for human genetic variation

Nature

526

68-74 2015

An integrated map of structural variation in 2，504 human genomes

Nature

526

75-81 2015

An integrated map of genetic variation from 1，092 human genomes

Nature

491

56-65 2012

A map of human genome variation from population-scale sequencing

Nature

467

1061-1073 2010

2。 英國生物樣本庫（UK Biobank）專案

毫無疑問這個是當今世界上最大、影響力最高、制定標準最多的基因組科研專案，由英國獨家主導，全球不少於2000個科研機構使用了它們的資料在進行科學研究，短短3年產出成果難以計算。

專案的目的是，建成世界上最大的有關致病或預防疾病的基因和環境因子的資訊資源庫，探索基因如何與人類生活方式及生活的環境相結合從而導致疾病，並旨在透過遺傳學研究改善人類健康狀況，併為全球科學界瞭解、診斷、治療以及預防癌症、心臟病、糖尿病、關節炎、痴呆以及慢性腎病等重大疾病提供寶貴的資料資源，最終推動全球個體化醫學的發展。

英國生物樣本庫（UK Biobank）這個專案其實在1999年就提起，這項研究計劃在英國全國40至69歲人群中收集50萬份志願者（英國總人口的1％）的DNA樣本，大規模蒐集其基因資訊樣本、血緣資料和生活方式選擇（包括營養，生活方式和藥物使用等）。此外，志願者提供了完善的個人健康資訊，並同意英國生物樣本庫獲取其國家衛生服務電子健康記錄，跟蹤記錄他們的醫療檔案資料。目前這個階段已經完成了，

而且資料開放度極大，全部資料（包括基因原始資料和醫學臨床資料等）可以研究者申請下載並用於自己的專案研究

。今年（2020）還開放了 5 萬人的全外顯子基因資料——有 100TB 的原始資料，對於我們來說，下載這個量的資料在網速上是一個大問題。

另外，2018年英國衛生部長就釋出的訊息，進一步擴大這個專案，要在未來五年對500萬個英國人基因組進行測序。注意，英國人口是6000萬左右，所以差不多是十分之一的英國人，毫無疑問是迄今為止全球最大規模的科研與產業結合專案。總投入 30 億英鎊，預計 2025 年完成。

相關文章太多太多，不少於 3000 篇，大家在 PubMed 上搜索 UK Biobank 就知道了。

3。 冰島基因組計劃（Genomes of Icelanders）

冰島很特殊，它是一個遠離大陸的島嶼，上面的人長期和大陸隔離，大致上可以認為是一個孤立的群體，他們有自己的遺傳特點。研究這個群體對於認知特定疾病非常有幫助。

這個專案由冰島deCODE genetics公司主持開展工作，其中illunima公司可是該專案的贊助方。2015年3月25日，冰島deCODE genetics公司在《Nature Genetics》雜誌上連發四篇文章，展示了有史以來在同一個人群中進行的最大規模全基因組測序研究。這項大規模測序專案向人們揭示了測序對於認識疾病的發生、生物多樣性以及進化的深刻影響。專案使用2636個冰島志願者的全基因組以及104，220名冰島人的 illunima 晶片資料。

這個專案的資料只有部分研究者可以使用。

已有四篇基因測序研究論文：

（1） Identification of a large set of rare complete human knockouts。

（2） Large-scale whole-genome sequencing of the Icelandic population。

（3） Loss-of-function variants in ABCA7 confer risk of Alzheimer‘s disease。

（4） The Y-chromosome point mutation rate in humans。

4。 歐洲百萬基因組學計劃

2019年8月釋出歐洲百萬基因組計劃roadmap，專案包含歐洲21個國家， 成員國有奧地利，保加利亞，克羅埃西亞，塞普勒斯，捷克共和國，愛沙尼亞，芬蘭，希臘，匈牙利，義大利，拉脫維亞，立陶宛，盧森堡，馬耳他，荷蘭，葡萄牙，斯洛維尼亞，西班牙，瑞典和英國以及2019年加入的挪威。

這個專案也向歐洲經濟區和歐洲自由貿易協會的國家開放，是歐盟醫療與護理數字化轉型議程的一部分。這項計劃將改變歐洲健康研究和臨床實踐的遊戲規則：共享更多的基因組資料將改善疾病的理解和預防，允許進行更多的個性化治療（和針對性的藥物處方），尤其是針對罕見疾病，癌症和與腦相關的疾病。

它們起步較晚，計劃到2022年，完成在歐盟地區獲得至少一百萬個測序基因組的資料共享。目前也已經建立了資料庫，包含了 15 萬名志願者的資料。

5。 美國精準醫學（ALL of US）專案

美國ALL of US多組學專案，是2015年奧巴馬啟動的美國精準醫學專案。計劃在十年之內投入15億美元。自立項以來，All of Us專案的經費年年增長，2016年1。3億美元，2017年2。3億美元，2018年2。9億美元。2018年開始收集樣本，計劃到2022年，整體的樣本量達到100萬。主要收集參與者的血液、唾液、尿液等樣本，以及參與者的電子病歷、生活習慣、居住環境等資訊。參與者沒有種族的限制，只要是合法的成年人（>=18歲）均可以自願加入此專案。All of Us主要關注環境、個人習慣及遺傳物質之間的互作，收集參與者的電子病例、血尿液樣本、可穿戴裝置資料及其它技術資料。對樣本基因組進行測序，並分析它們與環境及生活習慣的互作。

All of Us主要由National Institutes of Health （NIH）負責，募集了100多個機構同時參與，主要構成有：生物樣本中心、聯絡中心、資料儲存及研究中心、健康支援組織、夥伴管理中心、自願者技術支援中心及基因組分析團隊。

All of US專案經費年年增長，2016年1。3億美元，2017年2。3億美元，2018年2。9億美元。2018年開始收集樣本，計劃到2022年，整體的樣本量達到100萬。

截至到2019年10月，已經有27萬人參與者，收集了8萬份電子醫療資料，21萬份生物樣本。

階段性的成果發表在The NEW ENGLAND JOURNAL of MEDICINE（NEJM）上。

6。 新加坡國家基因組（SG10K）專案

SG10K計劃於2016年由新加坡的ATTRaCT平臺（新加坡生物影像學聯盟、新加坡基因組研究所、國家心臟研究中心等機構組成）牽頭，聯合多個研究機構開展啟動，收集了包含新加坡華人、馬來人、印度人3個本地群體的 10000 個樣品，並對每個樣品進行15X全基因組測序。該專案致力於構建新加坡人群的參考基因組及變異資料庫，研究亞洲人群的遷移歷史及精準醫療。

目前進展

研究人員已對

4,810

個樣本測序分析，構建了亞洲人的變異資訊資料庫，探索了亞洲地區人群的遷移歷史，相關的研究成果於2019年發表在《Cell》雜誌上 （

https：//

doi。org/10。1016/j。cell。

2019。09。019

）。

7。 韓國蔚山萬人基因組專案

2015年11月底，韓國蔚山國家科學技術研究所（UNIST）宣佈推出韓國萬人基因組計劃，由韓國蔚山國家科學技術研究所主導，與哈佛醫學院George Church教授主導的個人基因組計劃（PGP）合作。該計劃採集來自健康人群和免疫力低下人群的共一萬份血液樣本以及個人的臨床資訊，並計劃在接下來幾十年間，實現韓國全民基因組測序目標。

該計劃是一個大規模的公共資助基因組計劃，2016年獲得150萬美元的啟動資金，資助機構包括蔚山市、巍山國家科學技術研究院、巍山大學醫院、巍山大學等。預計到2019年，獲得資助約2500萬美元。

8。 日本生物銀行（BBJ）專案

Biobank Japan是日本文部科學省（MEXT）的一個主要專案，旨在為個性化醫療的實施提供資料支援。截止2018年5月公佈的資料，實現51種疾病覆蓋，267，309人，441，557病例。在此大型資料基礎上，相關的日本人基因組群體研究，以及疾病表型關聯研究有大量產出。

專案研究內容主要是，2003年由日本文部科學省（MEXT）發起的個體化醫療專案（「ひとりひとりの體質に合った醫療），收集了覆蓋47種疾病的患者20萬人的DNA、血清以及臨床資訊，形成初始佇列。自2013年起個體化醫療專案進入新階段，計劃收集38種疾病，10萬人，形成2期佇列。現已於2013到2017年間收集患者6萬人。自2014年起開始從合作單位及分支機構接收更廣泛的樣本如DNA、血漿、癌症組織。已收集的大樣本大資料為基礎，為相關基因與疾病表型的GWAS研究及日本人群體遺傳學研究提供樣本與資料支援，產出大量研究成果。

9。 日本東北大學醫學超級庫專案

日本本土有兩個大型基因組專案，除了上述 BBJ 之外，這也是其中一個。

日本東北大學東北醫學超級庫專案啟動於2012年，擬建立先進的醫療系統來促進日本東北地區2011年大地震災後重建工作。其10年計劃藍圖主要包括三大部分：

（1）一個結合臨床資訊與基因組資訊的生物樣本資料庫；

（2）整合醫療資訊的線上平臺；

（3）培養如生物資訊研究人員等高層次技術人才和專家。

其生物樣本資料庫的特色在於研究與利用當地人群遺傳資訊，採用交叉學科的資訊與通訊技術，建立基於基因組資訊的醫療系統。

這個專案已經獲得15萬居民的知情同意，開展長期健康跟蹤研究。包括兩個佇列：a、當地居民自然人群佇列8萬人；b、三世代（新生兒、父母、祖父母）佇列7萬人。主要包括部分佇列人群的全基因組測序資料的分析，2013年11月發表了1000日本人全基因組參考資料集，並將持續增加樣本規模至數千人。其釋出的基因組參考是基因組與精準醫學界的核心成果之一。該專案短期目標是檢出低頻變異，同時也將研究疾病發生機制、基因與環境互作等問題。並希望透過基因資料與持續問卷採集的表型資訊、影像檢查資訊、蛋白質與小分子代謝產物的整合分析，構建疾病預防與治療的新方法。

10。 亞洲十萬人基因組專案

該專案旨在建立亞洲人群的參考基因組，彌補亞洲人群基因組的缺失，並找出亞洲各人群的罕見和常見變異。專案牽頭單位由韓國Macrogen公司、盆唐首爾大學醫院精密醫療中心、新加坡南洋理工大學（NTU）、印度基因組分析企業MedGenome以及美國羅氏集團子公司Genentech組成。南洋理工大學教授Stephan Schuster作為科學主席，Mahesh Pratapneni作為執行主席，Rayman Mathoda作為共同執行主席。

在這個過程中，期望幫助理解疾病的生物學過程和發現新的治療方案。專案分兩個階段，第一階段先測1萬人，找出人群的結構和分成。第二階段再測9萬人，同時收集臨床的表型資訊，來開展深度的疾病分析。該專案的基金夥伴可以獲取佇列個體的疾病和臨床資訊用來開展長期研究。

除了以上這十個之外，還有

法國、丹麥、荷蘭、印度2萬人、泰國以及阿聯酋全民基因組計劃，對於我們國家來說，這一塊還在追趕中

。

文章和資訊

1、人造子宮

胚胎在人造子宮（左）和子宮（右）中發育對比（來源/Nature）

2021年3月17日，據生物世界報道，以色列魏茨曼科學研究所的 Jacob H。 Hanna等人在

Nature

期刊線上發表研究論文。該團隊建立了一個人造機器子宮，並首次使用人造子宮培養了小鼠胚胎6天時間（達到小鼠整個妊娠期的三分之一），且胚胎在人造子宮培育過程中發育正常。這項研究將為科研人員提供前所未有的工具，幫助瞭解基因編碼的發育程式，提供有關出生缺陷和發育缺陷以及與胚胎植入有關缺陷的詳細見解。

https：//www。

nature。com/articles/s41

586-021-03416-3

2、Science：基於古人類NOVA1基因培養出大腦類器官

2021年2月11日，加州大學聖迭戈分校的神經科學家Alysson Muotri團隊，使用基因組編輯技術CRISPR–Cas9將古人類的NOVA1基因匯入人多能幹細胞內（多能幹細胞能夠發育成所有型別的細胞），然後他們將這些細胞培養成直徑最大5毫米的大腦類器官。

Nature

對此發表了相關評論文章。

https：//

science。sciencemag。org/

content/371/6530/eaax2537

https：//www。

nature。com/articles/d41

586-021-00388-2？utm_source=Wechat&utm_medium=social&utm_campaign=d41586-021-00388-2

3、Cell：邁向2030年，精準醫學的七大方向

近日，

Cell

期刊釋出文章，指出邁向2030年，精準醫學的七大方向：

1）透過國際大型縱向佇列開放、共享和合作，充分挖掘群體資料；

2）提高生物醫學研究中人群和科研者的多樣性和包容性；

3）用大資料和人工智慧，分析臨床、分子和可穿戴裝置等方面的資料；

4）臨床基因組學輔助常見病和罕見病的預防、診斷和治療成常態化；

5）電子健康檔案將成為表型組和基因組研究的重要資源；

6）應用更加多樣化、更高解析度的表型組學和環境暴露資料；

7）透過建立信任、隱私保護和價值回饋機制，促進民眾廣泛參與

https：//www。

cell。com/cell/fulltext/

S0092-8674（21）00058-1

4、NEJM：臨床全基因組測序可作為髓系腫瘤細胞遺傳學分析替代方法

2021年3月11日，據測序中國報道，華盛頓大學醫學院等單位的研究員在NEJM（《新英格蘭醫學》）上發表研究性文章，報道了一種對AML或MDS患者進行基因組特徵分析的最佳化全基因組測序方法，並將其應用於臨床樣本。結果表明，與常規細胞遺傳學分析相比，該方法的診斷敏感性相似或更佳，並且根據標準風險類別將患者進行風險分層的效率更高。

https：//www。

nejm。org/doi/full/10。10

56/NEJMoa2024534

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