组学研究在精准医学发展中的作用

世界最新医学信息文摘 2018年第18卷第51期 85
·综述·
0 引言
随着高通量测序技术、大数据科学技术及生物医学的发展，以基因组学、蛋白质组学及代谢组学为代表的组学研究已成为医学研究前沿中不可或缺的一部分，逐渐推动着传统医学模式向精准医学模式的巨变。

1 组学及精准医学的概念
1.1 组学的概念
组学即从整体角度研究人类组织细胞结构、基因、蛋白及分子间相互的作用，其涵盖了基因、蛋白、代谢、转录、RNA、脂类等多个组学内容。

其中，基因组学为阐明整个基因组的结构、结构与功能之间的关系以及基因之间相互作用的科学，以分子生物学技术、电子计算机技术和信息网络技术为手段，以生物体内基因组的全部基因为研究对象，从整体水平上探索全基因组在生命活动中的作用及其内在规律和内外环境影响机制的学科；蛋白质组学则是从整体水平上认识蛋白质的存在及活动方式，从而更好地阐明生命科学本质的学科[1]；代谢组学是对某一生物体组分或细胞在一特定生理时期或条件下所有代谢产物同时进行定性和定量分析，以寻找出目标差异代谢物。

1.2 精准医学的概念
“精准医学”这一概念由美国医学界在2011年首次提出，是以个体化医疗为基础、随着基因组测序技术快速发展及生物信息与大数据科学的交叉应用而发展起来的新型医学概念与医疗模式[2]。

精准医学通过从分子、基因、细胞、生理、临床、行为和环境参数等方面对生物信息进行测量和分析，提高疾病预测及精确治疗的效能，最终实现对患者的个体化精准治疗。

2 组学促进精准医学的原理
生物基因控制生物转录，进而控制蛋白质合成和细胞代谢过程，最终调控人体宏观生理及行为。

因此，基因有“生物之源”的意义。

基因组学利用高通量测序技术，对人类基因信息进行识别、鉴定并记录，从而了解基因组作用，实现从基因水平解释疾病的起因、发展和转归，为疾病治疗（如药物靶向治疗）提供精准的基因靶点；蛋白质组学分析作为对蛋白质翻译和修饰水平的补充[3]，是后基因组计划的一个重要组成部分[4]，其相较于基因组学更能从细胞结构和整体水平阐明疾病性质，尤其是一些涉及数十或数百种蛋白质结构、性质改变的疾病，需要分析多种蛋白质与疾病之间的复杂联系，从而确定针对蛋白质的治疗靶点，实现疾病基于蛋白质水平的准确诊断和精确治疗。

代谢组学则通过对机体体液或组织中代谢物的高通量分析，并结合多元统计学，筛选差异显著的代谢标志物，进而从整体上深度透析疾病的病理学机理[5]，为疾病针对代谢水平的预防及治疗提供了科学依据。

3 组学在精准医学中的应用
3.1 基因组学在精准医学中的应用
Vladimir Baltić[6]等的研究表明，人类基因组计划已经确定了大约25000至30000个基因，其中一些基因的突变和表观遗传变化已经被证实在肿瘤的发生过程中十分常见，白血病、乳腺癌、前列腺癌等其他肿瘤的一些保护基因和危险基因也已被确证，其研究结果表明在传统诊断工具无法确定肿瘤标准位置的情况下，基因组学可依靠已证实的基因结构判断出肿瘤的发展倾向，极大地改善肿瘤的诊断和预后，开辟新的基因靶向的精准治疗。

Yamanoi Koji[7]等通过功能基因组学筛选发现ABHD2抑制导致的卵巢抗失巢凋亡、耐药以及不良预后，为浆液性卵巢癌的基因靶向治疗提供新的方向。

Severson Tesa M[8]等表示近期的研究将男性乳腺癌雌激素受体α及雄激素受体AR的表达与女性乳腺癌相比，发现男性乳腺癌调控受体的某些基因突变和表观遗传与女性具有一致性，此发现对临床男性乳腺癌的基因导向的精准治疗具有指导意义。

3.2 蛋白质组学在精准医学中的应用
在蛋白质组学的研究中，F.Bader[9]等的研究表明，目前基于二维凝胶电泳、质谱（MALDI）和SELD技术的蛋白质组学技术能够以较高的敏感性和特异性将结直肠癌患者与健康者区分开来，同时，结直肠肿瘤特异性蛋白的鉴定能够指导其蛋白靶向的临床治疗。

3.3 代谢组学在精准医学中的应用
Deepti Upadhyay[10]等使用质谱和核磁共振（NMR）波谱等技术对腹腔疾病（CED）患者的血液、尿液、肠粘膜活检组织进行了代谢组学研究，发现其血清氨基酸、甲胺、乳酸、脂类等水平明显降低，血糖和β-羟丁酸水平明显升高，而肠粘膜活检示异亮氨酸等浓度较高，甘油磷胆碱浓度较低，其中特定的代谢产物可作为生物标志物用以特异性地诊断CED。

陈朴[11]等关于代谢组学在疾病监测中的运用进行了探讨，表明代谢组学可用于对Ⅱ型糖尿病及肿瘤的监测，并从
组学研究在精准医学发展中的作用
岳思宇
（徐州医科大学，江苏 徐州 ）
摘要：精准医学的发展是以多组学的数据为基础的。

本文以基因组学、蛋白质组学、代谢组学和多组学整合分析的研究成果为例，
介绍组学在精准医学中的应用。

关键词：组学；精准医学；应用
中图分类号：R3 文献标识码：A DOI: 10.19613/ki.1671-3141.2018.51.038
本文引用格式：岳思宇.组学研究在精准医学发展中的作用[J].世界最新医学信息文摘,2018,18(51):85-86.
The Role of Omics Researches in the Development of Precision Medicine
YUE Si-yu
(Xuzhou Medical University , Xuzhou Jiangsu)
ABSTRACT: The development of precision medicine is based on the statistics of multi-Omics researches. This article takes the research findings of genomics, proteomics and metabonomics for example, showing the application of omics in precision medicine.
KEY WORDS: Omics; Precision Medicine; Application
投稿邮箱：sjzxyx88@
World Latest Medicine Information (Electronic Version) 2018 V o1.18 No.51
投稿邮箱：sjzxyx88@
86代谢通路分析心血管疾病的发病机理，证实可用于心血管疾病预测的代谢标志物有磷脂酰胆碱，N-氧基三甲胺和甜菜碱，这为心血管疾病的精确诊断和治疗提供了新的途径。

3.4 多组学整合分析在精准医学中的应用
疾病的发生与发展往往是一个连续的过程，涉及基因组、转录组、表观组、蛋白组和代谢组等多个不同层次的病理
水平[12]
，因此，在对特定疾病的研究中常需要结合多组学进行整合分析，以确定治疗靶标，指导新药研发和临床诊疗。

Siming Gao [13]
等利用多组学分析皮肌炎和多发性肌炎以探究其发病机理；Hu Huang [14]等通过全基因组关联研究证实与炎症性肠病（IBD）发病相关的基因特征由宿主-微生物相互作用而产生，以上研究成果均可指导临床精准诊疗，促进由临床医师经验诊治为中心的传统医疗模式向以基因、蛋白、代谢等证据为靶向的精准医学模式的转变。

3 总结
2015年初美国总统奥巴马推出“精准医学计划”，希望以此可以引领一个医学新时代，而正是组学技术的发展才使得这一新时代的开展成为可能。

未来仍需多学科专家积极合作，经大量的组学研究与论证的积累，使精准医学从科学理论和技术操作两个层面均能在临床深入、全面、有效地展开。

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