全基因组测序在结核病分子流行病中应用研习班

   (通讯员:蒙粮广)12月12-16日,由深圳市慢性病防治中心与复旦大学基础医学院高谦课题组合作举办的“全基因组测序在结核病分子流行病中应用研习班”在深圳市慢性病防治中心隆重举行。

      国家人类基因组南方研究中心执行主任赵国屏院士、复旦大学高谦教授及其研究团队、中国科学院微生物研究所环境微生物基因组中心主任朱宝利教授、复旦大学附属华山医院张文宏教授、委内瑞拉科学研究所和微生物与细胞生物分子遗传学中心实验室主任Howard Eugene Takiff教授,深圳市慢性病防治中心余卫业主任、杨应周书记、冯铁建副主任等众多国内外知名科研机构专家学者出席此次活动。

      本次培训班将邀请国内外知名专家和经验丰富的研究人员,通过经典案例分析以及上机实战结合的方式,学员将了解全基因组序列分析的最新进展和基础理论,掌握全基因组序列分析基本方法。

     为何举办培训班

     结核病仍然是中国的主要公共健康威胁。中国是全球结核病高负担国家之一,约1/3的人口感染结核分枝杆菌,尽管中国的发病率为70/10万,但由于巨大的人口基数,每年新发结核病100万例左右,其中约7万例是耐多药或利福平耐药结核病。基于数学模型的研究表明,在未来很长一段时间内,中国结核病疫情的控制仍然不容乐观。20世纪90年代兴起的结核病分子流行学,结合结核分枝杆菌基因型分析与传统流行病学方法,使人们对结核病的传播规律有了全新的认识。相比于目前应用广泛的基因分型技术,全基因测序不仅可以鉴定成簇菌株,还能刻画出这些病人之间的传播关系,在结核病暴发中迅速找到传染源与传播途径,是学术领域与实际工作中的有效工具。从宏观上看,几百株甚至上千株菌株的进化图谱,结合时间与地理信息,可以追本溯源,回答结核菌在当地的起源时间,区分本地特有菌株与外来引入菌株,发现这种古老菌株的进化特征。目前国内在全基因组测序技术应用方面还存在许多空白,本次培训班有助于提升该项技术手段在结核病分子流行病学中的应用,为减轻结核病传播造成的危害做出贡献。

      亮点一:全基因组测序技术是最为全面的研究方案

      基因测序技术目前广泛应用于医学、生物学等领域,目前主要发展经历了一代sanger测序、二代高通量测序、三代单分子测序,全基因组测序技术主要包括第二代测序技术(NGS)和第三代测序技术,可以说是基因测序最为全面的研究方案。全基因组测序覆盖面广,能检测个体基因组中的全部遗传信息,同时准确性高,其准确率可高达99.99%。

      近段时间,全基因组测序技术在各领域的报道偶见于报:有研究团队用全基因组测序揭示出自闭症新的基因变异,研究结果发表在Cell期刊上; 新加坡国立癌症中心等机构的研究人员通过研究首次完成了对榴莲全基因组图谱的解析, 鉴别出了一类名为MGLs的基因,解答了榴莲闻起来为什么那么“臭”;英属哥伦比亚大学和麦吉尔大学的研究人员通过全基因组关联性研究研究发现了和机体花生过敏相关的一种新型基因等等。这些例子展示了全基因组测序技术在实际应用中的巨大前景。

      亮点二:填补国内结核病实验研究的技术空白

      目前结核病的发病原因归为两类:一是内源性复燃,二是近期传播,目前我国及其他高疫情地区无法准确区近期传播和内因复燃。传统的方法无法区分病人发病的原因,而全基因组测序技术则可以很好地回答这个问题。在短期收集的结核病菌株样本中,有近期传播关系的病例可同时包括在一个样本群体中;另外由于时间较短,病例间分离的菌株具有相同的基因型,即菌株成簇。而内因复燃病例由于发病和感染之间时间间隔长,短期的样本收集通常不能包括早期的病例;另外,由于时间较长,两个病例间菌株基因型可能发生变化,所以在短期收集的样本中,内源复燃病例分离的菌株大多为找不到与之相同的基因型,为独特型。菌株成簇,提示病人之间很可能存在近期传播关系;独特型,提示病人为内源性复燃。基因测序研究对于了解病人发病原因,从而提出有效的防控、治疗策略意义重大。本次全基因组测序在结核病分子流行病中应用研习班邀请了来自全国20多个省、直辖市、自治区从事结核病实验的研究人员参加培训,通过培训将全基因组测序技术推广到各省份结核病实验室研究中,填补该项技术在国内的空白。

     亮点三:解决全基因组测序技术与流行病学相衔接的技术难点

     高谦教授团队将全基因组测序技术应用到上海CDC 2009-2012年保存的345株MDR(耐多药)菌株中,利用“9+3”VNTR分型和基因组测序研究,发现“9+3”VNTR簇菌株间基因组差异很小,一致性高达: 93.2%,表明“9+3”VNTR  分型可准确定义近期传播。通过菌株的基因型关系,研究结核病患者的流行病学关系,准确鉴定近期传播,找出传播人群。不仅如此,运用基因组测序可判定近期传播的阈值,“上医治未病”,将疾病传播切断于萌芽状态。同时全基因测序技术在构建进化树判定菌株间的距离、构建基于基因组变异的传播网络、联合基因组和流行病学信息了解传播、研究耐药的产生及传播等方面也可以发挥重要作用。

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