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两篇Nature重磅发布!大规模深度遗传学及表型资源,助力精准医学大数据迈入新时代

精准医学旨在改善个体化治疗水平,但精准医学的发展需要大规模人群数据作为基础。只有通过跟踪大量人群的健康状况,才能深入挖掘遗传学的影响并将其纳入未来的个体化治疗方案中。近年来,许多国家已经启动了生物样本库项目,包括爱沙尼亚、日本、加拿大和芬兰等。冰岛是生物样本库建设的先驱,但英国生物样本库(UK Biobank)的规模则要大得多:到2010年,英国生物样本库已经获得了一个约50万人的前瞻性队列。

英国生物库是由英国政府发起的一项大型科学研究项目,是英国迄今为止规模最大、最为雄心勃勃的健康研究项目之一。该项目于2006年正式启动,收集了来自英国各地约50万名40岁~69岁个体的遗传和表型数据。在2006年至2010年期间,该项目采集了参与者的血液、尿液和唾液样本。此外,参与者还提供了完善的个人健康信息,并同意英国生物样本库获取其电子健康记录。整个项目收集的表型数据涉及生活方式、病史和社会人口学指标,参与者还进行了认知功能和听力测试以及影像学检查。可以说,英国生物样本库的数据资源在规模和范围上在全世界都是独一无二的。

日前,英国生物样本库研究人员于Nature期刊发表两篇重磅文章,发布了英国生物样本库的大量全基因组及表型资源:第一篇文章发布了完整队列的全基因组遗传数据及其在遗传关联研究中的应用;另一篇文章报告了首批8,428名参与者的脑成像数据以及3,144种功能和结构脑成像表型的全基因组关联研究结果,揭示了大脑结构和功能的遗传影响,并显示出遗传学与神经退行性疾病和人格特征的相关性。这些研究发现十分宝贵,但英国生物样本库的实用性远不止当前的临床意义。英国生物样本库也为其他地方建立人口群组和基因组医学项目的研究人员提供了宝贵的范例和模式。
英国生物样本库首席研究员Rory Collins教授表示,这意味着英国生物样本库正在全球范围内推动全新的基因健康研究。

该项目的高级研究员之一Peter Donnelly教授也说道,英国生物样本库很幸运能够召集来自许多不同疾病领域的专家来设计用于收集遗传数据的专用基因分型阵列。“这是有史以来对人类进行过的最大规模的基因研究。数据的规模是巨大的,我们对其进行了大量的合理性检查。令人兴奋的是,未来将有许多睿智的科学家利用这些数据以目前我们无法想象的方式改善人类健康和医疗保健。”他补充道。

牛津大学研究员Jonathan Marchini也在一份声明中补充道:“英国生物样本库的数据集代表了人类遗传学领域的一个进步。世界各地的研究团队正在积极分析这些数据,以了解我们的遗传密码如何影响疾病。”毫无疑问,这些数据使研究人员能够对一系列重要问题进行研究,例如疾病的潜在遗传学基础、遗传学与生活方式因素间的相互作用,以及如何利用遗传学更多地了解疾病本身的生物学,提供可导致疾病的全新见解、治疗方法和预防措施。该数据的另一个重要特征在于HLA区域的遗传学信息。HLA区域是人体免疫系统许多功能的基因组区域,已知该区域变异在许多疾病中发挥着关键作用,但由于难以直接测量,因此在许多其他遗传学研究中无法获得这些变异。

值得注意的是,英国生物样本库是第一个展示在人群规模上成功收集并共享相关遗传、体格和临床信息的项目。受到这一项目成功的鼓舞,英国卫生部长Matt Hancock上周证实了英国国家医疗服务系统(NHS)的基因组医学重大扩张计划。这将推动100,000 Genomes Project通过NHS和英国生物样本库对100万人的基因组进行测序。这将作为一个更加雄心勃勃项目的一部分,该项目将在未来5年内对多达500万名个体的基因组进行测序,包括重病儿童和罕见类型的癌症患者。

人群规模固然重要,但样本的多样性同样不容忽视。英国生物样本库的参与者大多集中在招募中心附近。实现样本的多样化是一项额外的挑战,但却十分具有价值。例如,美国NIH开展的All of Us研究项目便正在努力通过有针对性招募来实现这一点。

此外,在许多人群队列研究中,在最初研究结果公布之前其他研究人员无法获得这些数据。即使研究结果得到发表,也只有少数人能够获得完整数据。英国生物样本库主要由英国医学研究理事会(MRC)和维康基金会(Wellcome Trust)资助,并作为慈善机构运作。英国生物样本库的信息免费对世界范围内的批准的研究人员开放,提供了完整的数据以及研究人员使用这些数据研究的所有结果。

这种开放模式的价值是显而易见的。自2012年3月英国生物样本库开放其数据库的访问权以来,已经有至少8,294个获批的注册,796个正式注册的项目正在进行中。这些研究的结果已经在同行评议期刊上发表了500多篇文章,并在专门的bioRxiv通道上发表了超过100个预印本。

开放的访问模式使研究人员能够快速获得大量不同临床性状的遗传关联。其中许多研究已将英国生物样本库的数据与其他数据整合在一起,以便能够进行更大规模的研究,其中一些研究甚至已经覆盖超过100万人。这或许就是的未来医学的发展方向:来自人群的智慧。在很长一段时间里,多方人员都是“各自为政”,数据资源更是孤岛。对于中国,建立国人自己的数据库、实现数据共享还任重道远。现在,英国生物样本库已经改变了这个等式,投入了数据共享的“催化剂”,那么接下来,会产生怎样的“化学反应”呢?

参考资料:

1. UK Biobank data on 500,000 people paves way to precision medicine

2. UK Biobank Project Researchers Publish Full Genomic, Phenotypic Resource

3. ‘TANTALISING AND EXCITING’ UK Biobank genetics opens the door to a new era of health research

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本文由 测序中国 作者:王迪 发表,转载请注明来源!

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