多组学为人类理解生物学提供了更为广阔的全景视角,也逐渐在认识疾病成因、加速精准医疗、赋能药物开发等方面发挥出更重要的作用。同时,测序技术的发展也在积极推动着多组学研究的进程。为此,我们采访了日本Kazusa DNA研究所应用遗传学部基因测序分析实验室的组长兼高级研究员——长谷川义德博士(Yoshinori Hasegawa),聊一聊多组学分析的力量。
长谷川博士在求学期间是个两栖动物迷,他在日本新潟大学(Niigata University)理学院学习期间,对日本黑蝾螈的求偶方式和卵囊在水中的受精能力进行了研究,在广岛大学(Hiroshima University,)科学研究生院学习期间,他又研究了雄性青蛙为了吸引雌性青蛙发出的叫声的区域性差异。
在爱媛大学(Ehime University)工程学院、RIKEN基因组科学研究中心和藤田医科大学(Fujita Health University)综合医学科学研究所工作后,长谷川博士于2009年加入Kazusa DNA研究所工作至今。
不管是两栖动物研究,还是我目前从事的多组学研究,他们都有一个共同点,就是利用科学来探索未开发的领域。
Q:请介绍一下Kazusa DNA研究所
“Kazusa DNA研究所成立于1994年,是一家基因组学研究机构,旨在通过医学,农业,工业和教育等广泛领域的DNA研究为社会做出贡献。我们研究所由千叶县支持成立,在成立以来的极短时间内,它在植物和人类DNA研究方面取得了许多世界级的研究成果。特别值得一提的是,它在2000年解码了拟南芥(Arabidopsis thaliana,一种十字花科)的整个基因组序列,这是人类首次解码这样的基因组。”
Q:您所属的应用遗传学部基因测序分析实验室,在做什么样的研究?
“应用遗传学部下设植物DNA分析研究室、生物分子分析研究室、临床组学研究室和我所在的基因测序分析研究室四个小组。我们的研究内容多种多样,包括改良大量植物品种以促进农业发展的全基因组测序项目。最近,我们一直致力于多组学分析的研究。”
Q:您能介绍一下“多组学分析”吗?
“多组学分析”是指在组学分析中跨多个组学数据类型的分析。更具体地说,它是在一个样本中结合了基因组学、转录组学、代谢物分析(如代谢组学和脂质组学)、以及蛋白质组学的综合分析,同时在各个独立组学数据分析的基础上研究他们之间的关系。
多组学分析使我们能够获得在单一组学分析中无法看到的信息,它已应用于各种研究,如阐明人类疾病,以及预测和治疗疾病和症状。
利用多年来积累的分析技术和专业知识,我们研究所正在支持组学分析在基础研究、临床和工业环境中的实际应用。例如,我们与医院的医生就疑难疾病的治疗方法进行联合研究,然后将研究结果提供给制药公司,推进临床试验。
Q:基因测序分析实验室还在做哪些其他研究?
“除了我前面提到的治疗疑难杂症的联合研究外,我自己也在利用人类人造染色体和我们的专利技术‘新型位点特异性重组酶系统’进行研究,我们还使用高质量的基因克隆进行研究。我们的实验室有数以万计的克隆,主要是全长基因,我们把它们以不同的组合放入细胞中,研究它们是如何工作的。
例如,在一个细胞中,基因a、b和c同时表达很重要,而在另一个细胞中,基因a、b和c按顺序表达很重要。基因的工作方式因组织和时间的不同而不同。我们阻止基因b在需要基因a, b和c表达的细胞中表达,这可能会引起疾病症状。相反,将b添加到不表达b的细胞中将使其返回正常状态。通过这种方式,我们可以通过有意地诱导某些细胞表达突变,或通过将那些最初表达突变的细胞恢复到它们的状态,来检查每个基因的功能。”
我们期待这样的研究能在疾病溯源方面起到作用,并进一步为个性化医疗做出贡献。”
Q:据我所知,Kazusa DNA研究所也提供基于合同的基因组/遗传分析服务,这是什么样的服务?
“事实上,我们大约70%~80%的工作是基于合同的基因组/遗传分析。如今,许多分析仪器的价格非常昂贵,成本高达1亿日元或更多,而且他们需要大量昂贵的试剂,这给单所大学或研究人员带来了沉重的经济负担。但通过合同服务,我们研究所可以同时帮助他们分析许多样品,从而降低成本。目前,我们收到的分析请求中有一半以上来自大学,不仅有医学院,也有农业、科学和工程学院。它的交付时间因请求而异,但通常为8周左右,在某些情况下,加急服务为4周或2周。
我们基于合同的基因组/遗传分析服务不仅适用于大规模样本,也适用于难以分析的样本,例如DNA降解或样本很小,通常其他公司无法处理此案,但我们有知识、经验和技术来处理。我们自豪的称之为‘Kazusa Pride’”
Q:为什么选择华大智造的产品?
“与其他公司的产品相比,华大智造的产品具有良好的性价比。”
Q:华大智造的数据质量怎么样?
“目前我们研究所配备了华大智造的DNBSEQ-G400测序仪(该产品在境内销售名称为MGISEQ-2000)。我认为从这些设备获得的数据质量与其他公司相当甚至更好。华大智造的设备尤其有助于提高我们合同服务的质量,这是我们“Kazusa Pride”的一部分。
我们也了解到华大智造发布了另外一款更快的测序仪DNBSEQ-G99,最近,华大智造一直在开发满足我们需求的产品和应用,比如针对单细胞测序的产品,希望他们可以持续创新。”
Q:您近期在做什么新的研究?
“我最近在研究所谓的“不死水母”——benikurage(红海月),这种水母长约5毫米至1厘米,胃是红色的。当该水母的寿命接近尾声时,它的整个身体会收缩成一个球状,它的细胞会发生变化,长出新的息肉,然后重生为一个年轻的身体。在多细胞动物中,这种水母是唯一被证明能反复经历这种返老还童的生物。希望我们的研究能够通过知其所以然,从而理解一般细胞的再生和去分化,进而将其应用于人类衰老研究和促进健康寿命的研究上。”
Q:您有什么未来的目标或愿望要实现吗?
“作为一个研究机构和研究团队,我们希望基于最新的知识,维持基于合同的基因组/遗传分析服务体系。为此,最重要的是保持高质量,并通过我们的“Kazusa Pride”赢得信任。我们将继续开展委托研究和合作联合研究为大家服务。在这个过程中,我个人想继续进行原创性研究,例如对水母的研究。”