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新研究如何提供了动态胎儿微生物组的证据?
过去几年对人类微生物组的研究表明,存在于我们肠道内的数万亿细菌可能在从癌症和自身免疫性疾病到认知和心理健康的所有事物中发挥作用。但是一个人的特定微生物组的发展一直是一个持续的谜团。微生物群究竟何时开始形成?***和胎盘是否是完全无菌的环境,婴儿出生时细菌开始出现?还是母亲可以在怀孕期间将微生物转移给孩子,并在妊娠期间形成胎儿微生物组?
一项有趣的新研究提供了证据,表明微生物组确实开始在***内形成。这项新颖的研究对人类和动物进行了研究,不仅提出了胎儿微生物组的存在,而且提出了一种动态的胎儿细菌种群,其组成明显地从妊娠中期到后期发生了变化。
由于技术和***上的限制,事实证明,科学家要明确确定怀孕期间胎儿是否会发育微生物组具有挑战性。这项新研究首先通过剖宫产时从手术室采集样本研究了许多人类母子。研究人员将母亲的阴道,胎盘和粪便微生物群与后代的口腔和胎粪微生物群进行了比较,研究人员认为,新生婴儿确实具有一种微生物组,其推测是源于***内的来源,而不仅仅是由于分娩过程中的污染或接触所致。
这项新研究的资深作者Patrick Seed表示:“我们的研究提供了强有力的证据,证明复杂的微生物组是从母亲传播给胎儿的。与其他仅依赖于下一代DNA测序的研究不同,我们使用显微镜和培养技术验证了测序结果,以解决关于胎儿微生物组存在数十年的争议。”
研究的第二部分涉及对小鼠模型中的胎儿微生物群进行更系统的检查。从妊娠中期到妊娠后期的各个时间点,在无菌条件下对动物进行研究,对样品进行基因测序,以发现细菌DNA的存在。结果揭示了动态的胎儿微生物组,在整个妊娠的不同阶段中其组成都发生了变化。
Seed表示:“在胎儿中建立动态微生物组,使我们怀疑对微生物的控制接触会训练正在发展的免疫系统和新陈代谢。我们需要进行更多的研究,以更好地理解所涉及的机制,以及我们如何在生命的开始及以后如何进行干预以改善儿童的健康。”
尽管该研究得出的确凿的结论是确实存在着复杂而动态的胎儿微生物组,但辩论肯定会持续进行。研究人员确实承认,在分析样品时很难辨别环境污染物。这项新的研究无疑增加了某些细菌可能通过胎盘从母亲转移到胎儿的提议的重要性。
Seed指出,如果可以在较大的人群中验证他的团队的工作,则有可能通过调节母亲的微生物组来促进胎儿健康和怀孕期间的发育。
“现在,我们可以通过***妈妈的微生物组来寻求途径并促进胎儿免疫系统和新陈代谢的发展,” Seed说道。“我们的发现指出,有很多有希望的机会可以进行更早的干预以预防未来的疾病。”
什么是人类基因组***?
(受邀回答嘉宾:协和阿伟)
人类基因组***(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出,于1990年正式启动的。HGP汇集了来自不同国家、不同学科的2000多名研究人员,包括美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组***。按照这个***的目标是为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序,同时绘制出人类基因的图谱,从而最终弄清楚每组基因制造的蛋白质及其作用。人类基因组***与曼哈顿******和阿波罗***并称为三大科学***,被誉为生命科学的“登月***”。中国于1999年9月积极参加到这项研究***中的,承担其中1%的任务,即人类3号染色体短臂上约3000万个碱基对的测序任务。中国因此成为参加这项研究***的唯一的发展中国家。2000年6月26日,参加人类基因组工程项目的美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和中国的6国科学家共同宣布,人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求测序所用的克隆能忠实地代表常染色体的基因组结构,序列错误率低于万分之一。95%常染色质区域被测序,每个Gap小于150kb。完成图将于2003年完成,比预计提前2年。
HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律,它有助于对遗传疾病的诊断、治疗和预防,认识疾病产生的机制并为疾病的诊治提供科学依据。Nature载文回顾人类基因组***的25年中提出我们当中并没有人预见到人类基因组***的主要收获是新型的科研模式。在当今研究生的职业生涯中,他们可能会见证或亲身参与阐明数千种疾病的分子机制、癌症诊断与治疗的革命、微生物组学的成熟、干细胞治疗的常规化应用以及其他令人叹为观止的生物医学成就。人类基因***的实施和完成对人类未来将产生难以预料的影响。
1998年5月11日,对全世界参与人类基因组***的数千位科学家来说,不是一个好日子。因为这个已经实施10多年,耗费大量资金,但进展缓慢的项目,受到了突如其来的挑战。
一. 比阿波罗登月还要难的多
1986年,诺贝尔奖得主杜尔贝科(R. Dulbecco)在《科学》(Science)周刊撰文,认为人类过去多年对肿瘤的研究甚缓,完全是因为受限于对人类基因组了解甚少。如果不能破解人类细胞的基因组,那么所有关于人类疾病的研究无异于盲人摸象,隔靴搔痒。
实际上,以当时的技术能力(没有互联网,没有测序仪,连PC和微软都没有),破解人类基因组的难度和资金需求可能比阿波罗登月还要高一个数量级。但那还是一个里根刚刚连任的时代,一个美国的黄金时代,这些困难又算得了什么呢?
于是美国能源部于1986年正式牵头开始启动了这个在今天看来无论怎么高度评价都不过分的,人类基因组***(Human Genome Project,HGP)。在启动的前几年,大部分时间都用来制定框架,筹划国际合作,进行技术和资金准备等。1990年10月1日,美国国会批准美国HGP正式启动,总体***在15年内投入至少30亿美元(1990年的30亿,可能相当于现在的3000亿吧),要将人类基因组DNA的约30亿个碱基对全部破解。
二. 美国搞不定,大家来帮忙
正如所料,HGP实施过程中遇到了巨大的技术瓶颈,进展甚缓。以至于在圈子里的很多人都认为,30亿完全不够用,而且这个***可能30年也完成不了。于是这个项目从最开始的美国主导,逐渐变成了全世界合作。英法德日意等多国***和科学家都参与进来,各分担一部分。中国也于1999年9月进入,承担约1%的测序任务。
对于中国来说,参与项目的意义重大。不但是为了今后能够分享数据,更是为了将自己相关领域的研究提升至国际水准。为了更好地参与项目,98年专门成立了中科院遗传所,以及北方和南方基因组中心。这些研究机构,经过历史的演变,成为了今天大名鼎鼎的中科院基因组所和华大基因。
人是一个宇宙,见微知著,明白它就明白了整个宇宙,科学,宗教,人,万物都是如此。至于有什么用,那太广泛了。万变不离其宗,用在人长寿,用在物那就是你现代文明的升华,衣食住行都将环保而良性[_a***_]。
人类基因组***(Human Genome Project,简称HGP),是一项由美、英、日、法、德、中6个国家参与的国际合作项目,主要任务是测定人类基因组上碱基顺序,绘制人类基因组遗传图和物理图,阐明人体中全部基因在染色体上的位置、功能、结构、表达调控方式及致病突变的全部信息,解读人类的遗传信息。
人类基因组有30亿个碱基对,科学家***取了逐级测量方案,逐步完成物理图、转录图、遗传图和序列图。物理图的绘制主要***用遗传工程的手段,以序列作为标记,测定并绘制DNA片段的位置;转录图专注于有表达功能的基因的数目、种类及结构、功能的信息;遗传图是根据经典遗传学的原理,在基因和表现之间发现遗传的联系;序列图主要通过DNA序列分析技术在之前的图谱信息基础上测序获得,是HGP中最重要的部分。前三者的绘制都是为序列图作准备。
1985年,美国科学家、诺贝尔奖获得者杜伯克提出开展国际合作的基因组测序工作。1990年,美国***投入30亿美元正式启动HGP。1999年,中国加入HGP,负责测定人类基因组全部序列1%的工作并承担人类第3号染色体上3000万对碱基测序。2000年6月26日,六国科学家公布人类基因组工作草图。2003年,六国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功,已完成的序列图覆盖人类基因组所含基因区域的99%。2004年,人类基因组完成图公布。
这是一个以DNA序列为基础,以生物信息学为主导的生物科学与技术的新时代,以解决人类健康问题为目的的HGP就是在这一背景下诞生并完成的。人类基因组的全图是表达人体构造和运转情况的“生物指南”,人们期望从本质上认识人体疾病发生、发展的原因,以根除癌症、糖尿病、心脏病以及其他疑难杂症。
但是,任何一门科学或技术都是在不断的质疑中进步的。人们应当注意到,基因不仅是人类医学领域的福音,还是一种巨大的生物资源。HGP促进了基因组工业的形成与发展,也引发了诸如“基因专利”、“转基因食品”等巨大争议。同时,随着功能基因组、比较基因组、进化基因组等学科的不断深入,基因组测序所起的作用也越来越受到质疑,人们发现,早期的基因组信息中包含了大量因二代基因测序方法学引入的***阳性和关键信息缺失。人类基因组完成图还有待进一步的序列验证和补充。
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