随着基因检测技术的进步，从植物、动物到人类，越来越多的基因天书被揭开神秘的面纱以真面目示人，基因天书中所蕴藏的科研宝藏成了世界各国学者争相追逐的目标。美国《科学》杂志盘点的2012年度十大科学突破中，涉及“基因组”的成果就占了三条。《The Scientist》杂志更是专门撰文细数了2012年度最突出的多项基因组研究成果。在这场“基因组的寻宝之旅”中，我国学者也有大量收获，并得到了国际学术界的高度认可。
2型糖尿病患者 肠道菌群异于常人
2012年9月底，由中国科学家团队主导完成的“肠道微生物与Ⅱ型糖尿病的宏基因组关联分析”研究成果在国际顶级杂志《自然》上在线发表。该研究为全面揭示2型糖尿病与肠道微生物之间的关系奠定了重要的分子基础，为通过DNA序列的微生物分类提供了新方法。
2型糖尿病（T2D）是一种由遗传和环境因素共同引起的复杂内分泌疾病。近年越来越多的研究表明，2型糖尿病可能与肠道菌群存在相关性，但是一直缺少全面系统的研究成果来支持。在本研究中，研究人员基于新一代鸟枪法深度测序技术，研发出一种新的宏基因组关联分析（MGWAS）方法。通过该方法，他们对345个中国人的肠道微生物进行了两阶段的宏基因组关联分析，从分子层面上，明确了中国糖尿病患者与非糖尿病患者在肠道微生物组成上存在差异。
与其他疾病中出现的严重肠道菌群失调相比，本研究显示，2型糖尿病患者仅出现了中度的肠道微生物菌群失调。具体表现为患者肠道中丢失了一些有益菌，反而一些有害菌有所增多。比如，产丁酸细菌在2型糖尿病患者中有所减少，而丁酸主要可调节人体肠道微生态平衡，对肠道健康起着关键性的作用。同时，微生物基因功能分析还间接表明肠道环境的氧化压力等可能与糖尿病存在一定关系。该研究是世界范围内第一次对肠道微生物进行宏基因组关联分析，不仅从物种、功能及生态群落上详尽展示了肠道微生物与2型糖尿病的关联特征，而且还令人信服地指出肠道微生物可以更好地被用来对2型糖尿病等疾病进行风险评估及监控。
人体肠道微生物基因组作为人类的第二套基因组，与人类健康有着密切的关系。高通量测序技术与宏基因组学研究为更好地诠释肠道微生物与人类健康提供了一条途径，同时也有助于疾病的预防和治疗。研究者由此认为，基于肠道宏基因组的个体化医疗时代已不再遥远。
肝癌发病的关键乙肝病毒整合
肝癌（HCC）已成为我国第2大癌症杀手，而乙肝病毒感染是肝癌的高危因素之一。乙肝病毒感染人体后，其病毒基因可以整合入患者肝细胞基因组中，称之为乙肝病毒整合。目前，乙肝病毒整合被认为在肝癌发生过程中具有重要作用，但具体作用机制仍不明确。
在本研究中，科研人员分别对来自81名HBV阳性患者和7名HBV阴性患者的癌组织样本和癌旁组织样本进行了全基因组测序及分析。研究发现，HBV整合在肝癌中是一种普遍现象，HBV整合频率在肝癌组织中为86.4%，明显高于癌旁组织中的30.7%。结合转录组测序数据分析后，研究人员发现了3个新的HBV整合位点，并推测这些基因可能在癌症的发生过程中起着非常重要的作用。
基于本研究成果，研究人员对潜在的HBV整合规律及其致癌机制进行了推测。他们发现HBV整合所具有的某些特征有助于病毒控制被感染的宿主基因，这些变化将会影响染色体的稳定性并引起基因表达的改变。此外，HBV整合还与患者的临床表现密切相关。发生HBV整合的患者会更早地发展成为肝细胞癌而且治愈率更低。因此，通过对HBV整合的干预治疗，可能有助于防止癌症的恶化，延长病人的生命。上述研究由于揭示了潜在的乙肝病毒整合机制，为肝癌的早期诊断、治疗及靶向药物研发等提供了非常宝贵的资料。
科研新利器单细胞测序技术
细胞是生物体的基本单位，通常多细胞组织中广泛存在细胞异质性。当我们以细胞群为单位进行基因测序研究时，细胞自身特异性就会被淹没。因而常规的组织样品测序很难揭示一些复杂的生物现象，如肿瘤组织的异质性就为肿瘤细胞内部遗传特征的研究造成了障碍。由此分离单个细胞进行测序，以研究细胞间的差异，成为一种新思路。
2011年，来自冷泉港实验室的研究人员运用一种单细胞测序，分析了乳腺癌的癌细胞种群结构。研究结果提示，肿瘤的进化可能是间断性的。由于该结论挑战了传统的肿瘤渐进式演化模型，这一发现成为癌症研究中的一次重大突破。但是此方法的局限是不能从单个核苷酸水平了解单个癌细胞的遗传特性。
为了攻克这个难题，我们团队建立了一种基于多重置换扩增的单细胞测序方法。为验证该方法的应用价值，研究人员对一例肾癌进行了研究。通过遗传学定量分析，研究人员发现在肿瘤细胞群体内不同细胞之间也存在着差异明显的碱基突变谱。对所有数据进行分析后，我们发现肾癌内的遗传结构比我们之前预想的要复杂得多。
单细胞测序为实体肿瘤研究开拓了一个新的研究视角，并对促进开发更有效的细胞靶向治疗方法具有十分重要的意义。同时，我们的研究也为其他研究人员利用单细胞测序研究肿瘤提供了一个很好的参照。
编辑观察
合作共享才能共赢
深圳华大基因的研究者2012年在《科学》、《细胞》、《自然》及其子刊上共发表36篇重量级文章。在大量的研究中，合作的痕迹随处可见。如“千人基因组计划”是与美、英等多国学者共同进行的，乙肝病毒整合机制研究是与香港大学、新加坡国立大学等共同完成的……
为了将“开放”进行得更彻底，他们还与BioMed Central共同创办了开放式存储大数据期刊《GigaScience》，与世界学者共享现有的科研数据。在生物学领域，“大数据”已然成为当今“组学”领域的必然趋势。毋庸置疑，在这种环境之下，开放式存储对于“大数据”的发掘利用，对于科研数据的共享交流，都是一个行之有效的途径。
正如英国皇家学会于去年推出的一期题为《科学是一个开放性的事业》特刊所说，科研人员在广泛的科研领域内对所拥有的资源和信息展开广泛的交流与共享，是值得提倡和推广的。
