《微生物所国家微生物科学数据中心在《核酸研究》发表文章介绍人类病原体综合基因组数据库》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2023-10-23
  •  10月18日,由中国科学院微生物研究所国家微生物科学数据中心开发的“全球病原微生物数据库 (gcPathogen, https://nmdc.cn/gcpathogen/)“在《核酸研究》数据库专刊发表文章gcPathogen: a comprehensive genomic resource of human pathogens for public health (https://doi.org/10.1093/nar/gkad875)。文章详细介绍了人类病原体综合基因组参考数据库以及利用参考数据库所整合的一系列病原微生物研究分析工具和应用实例。

      全基因组测序(WGS)数据已被广泛应用于疫情监测、检测、溯源和进化等研究中。但是现有的病原基因组数据库并未覆盖所有人类病原体,也存在数据质量低、缺乏流行病学信息等问题。此外,我国病原微生物研究及传染病监测也缺乏相关独立自主的平台。因此,一个全面覆盖致人类传染病病原体的高质量参考基因组数据库并整合流行病学数据的知识库,将对疫情的全球监测和预警具有重要价值。

      “全球病原微生物数据库“通过收集、整合全球范围的食品、环境、病人等来源的病原微生物基因组及流行病学、文献等数据,对人类病原微生物进行了分型、核心基因、药物抗性、毒力基因和移动元件的分析研究;并推出一系列整合高质量参考数据库的病原微生物鉴定、溯源和进化分析的在线工具平台,实现了基于全球真实数据的动态病原谱、分型谱、抗性谱和毒力谱的绘制。

        该工作得到国家重点研发计划“病原学与防疫技术体系研究”专项“‘平急一体’数据标准化接口与体系建设”、中国科学院网络安全和信息化专项应用示范项目“权威数据库”项目的支持。

  • 原文来源:http://www.im.cas.cn/xwzx2018/kyjz/202310/t20231020_6904644.html
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    • 序列特异性核酸酶使得基因组编辑成为可能,快速推动了基础和应用生物学的发展。CRISPR-Cas9系统自出现以来,作为可转化植物的基因组编辑工具已得到广泛应用。CRISPR-Cas9对基因组靶位点进行定向切割,造成DNA双链断裂。DNA双链断裂主要通过两种高度保守的机制进行修复,即非同源末端连接(Non-homologous end joining, NHEJ)和同源重组(Homologous recombination, HR)。通过NHEJ方式,断裂的DNA会重新连接,但往往是不精确的,断裂位置会产生少量核苷酸的插入或删除,通常产生基因敲除突变体;与之相反,HR方式以同源序列为模板进行合成修复,可以产生精确的定点替换或插入突变,精准编辑靶基因。通过基因组定向突变进行基因功能鉴定和性状改良在植物中已得到广泛应用。然而,在植物中进行精准基因组编辑的需求极其迫切,尤其是对于那些难以转化的物种。目前,新开发出来的Cas9变体、新型RNA导向的核酸酶、碱基编辑系统和无DNA的CRISPR-Cas9递送方法都为植物基因组工程提供了前所未有的机遇。近日,中国科学院微生物研究所邱金龙研究组最近发表文章综述了植物基因组编辑的现状,重点关注由于植物基因组编辑的自身特点(如图)所带来的特殊挑战和机遇,并介绍了新近发展出的基因组编辑工具、方法及其在植物中潜在的应用。文章最后还展望了植物基因组编辑的前景和未来方向。 该文章已于近日在线发表在《自然-植物》(Nature Plants)上。邱金龙研究组助理研究员尹康权为第一作者,邱金龙和中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞为共同通讯作者。相关研究得到了国家转基因专项(2016ZX08010-002)、国家重点研发项目(2016YFD0100602)北京市科委项目(Z171100001517001)、中国科学院战略性先导科技专项(XDB11030500)和国家自然科学基金(31672015)等经费支持。
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    • 编译者:hujm
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    • 微生物组在人类健康和疾病中的作用日益受到关注,在近十年以来已经成为生命科学的热点和重点领域。对于人体微生物组例如肠道菌群的基础组成和功能的研究已经积累了大量的数据,但是影响微生物组的环境及宿主因素仍然有许多亟待解决的问题。人的基因组与代谢和免疫相关的基因和微生物组有着密切的互作,可能影响微生物的多样性;但是由于微生物组作为复杂生态系统,又有大量的随机因素干扰,因此研究人体影响宿主微生物组成的基因需要在大群体中进行全基因组关联研究(GWAS),同时要在分析方法上进行一系列创新。   近期,自然遗传杂志(Nature Genetics)在线发表国际大型研究计划“MiBioGen”最新研究成果“Large-scale association analyses identify host factors influencing human gut microbiome composition”(2021, 53:156-165), 中国科学院微生物组王军研究员为文章的共同第一作者,同时也是唯一来自中国的参与者。该研究中纳入了欧美、中东、东亚多个国家和种族的24个队列、超过1.8万人的基因组和肠道菌群数据,是迄今为止最大的肠道菌群的GWAS工作。该论文揭示了肠道菌群在不同人群间的异质性,同时鉴定出遗传性较高的细菌类群,以及多个影响菌群组成特征的基因位点,并通过基因集富集分析、全表型组关联研究和孟德尔随机化方法等,探索了遗传-微生物关联对宿主健康相关特征的潜在影响。   “MiBioGen”是由王军以及比利时和荷兰的多位科学家发起,旨在从全基因组的层面研究人体基因对肠道菌群的影响的大型国际研究计划,该计划已建立一系列新型研究方法,该成果是计划正式发表的首批研究成果。 此外,王军研究员与西湖大学和中山大学合作,近期在Microbiome上发表“The interplay between host genetics and the gut microbiome reveals common and distinct microbiome features for complex human diseases”(2020,8:145)的研究文章,他们1475名中国人的微生物组进行GWAS分析,探究遗传对肠道菌群的影响;通过双向孟德尔随机化分析,研究了人肠道菌群与复杂疾病之间的因果关系,并根据菌群特征的共性和特性对不同疾病进行了聚类,发现不同疾病之间共通的菌群特性,例如帕金森病与结直肠癌之间、系统性红斑狼疮和慢性粒细胞白血病之间,可能相似的菌群特征。这也是在中国人群中第一次系统的进行菌群相关的GWAS研究,为理解中国人群中的基因和菌群互作以及疾病发生具有重要的意义。 王军研究组长期关注健康和疾病中人体基因和微生物组的互作关系,并且利用GWAS工具进行了一系列更加深入的研究,在2016年在Nature Genetics发表封面文章完成第一个菌群GWAS(Genome-wide association analysis identifies variation in vitamin D receptor and other host factors influencing the gut microbiota. 2016, 48:1396–1406)以后,应邀在国内重要期刊Protein Cell发表综述文章“Of genes and microbes: solving the intricacies in host genomes”(2018, 9(5):446-461),系统介绍基因-微生物组互作的研究方法和已有工作;以及在中国科学:生命科学(Science China: Life Science)上发表评论文章“Strengthening the functional research on the interaction between host genes and microbiota”(2020, 63:929–932),呼吁更多在中国人群中的研究以及国内外的合作,共同解析人体微生物组结构功能的基因基础。    王军研究组的项目受到了中国科学院战略先导专项“病原体宿主适应性与免疫干预” ,科技部重点研发项目,国家自然科学基金重大研究计划培育项目和面上项目等多项资金的资助。