2017年生物科技新进展转基因技术被誉为有史以来应用速度最快的技术，涉及农牧渔业、生物医药、环保、能源等诸多领域，已显示出巨大的经济、社会和生态效益，在满足国家粮食与生态安全、人民健康需求等方面起着不可替代的作用。近年来，转基因技术发展迅猛，全球转基因作物种植面积已达1.8亿公顷，转基因三文鱼获准上市则拉开了食用转基因动物商业化的序幕。下面将重点介绍2017年转基因技术的重大进展。 当前，国际上转基因植物研发已从抗虫、抗除草剂等第一代产品向改善营养品质、提高产量、耐储藏等第二代产品，以及工业、医药和生物反应器等第三代产品转变，多基因复合性状正成为转基因技术研究与应用的重点。 1.2017年生物科技新进展抗生物逆境 抗病是近年来抗生物逆境转基因植物的研发重点，已相继培育出了抗纹枯病、稻瘟病水稻，葡萄孢菌抗性烟草，抗炭疽病、白粉病和角斑病草莓，抗麻风病、柑橘溃疡病和青果病柑橘。利用多个不同功能基因的叠加来增强作物抗性已成为转基因抗生物逆境的新策略。抗虫Bt基因仍然是产业应用的重点。2013年至今，全球相继有133例转基因抗虫玉米、油菜、棉花获准种植，占全部获批转基因作物的43.6%。 2.提高产量 目前研究主要集中在光合效率、淀粉合成、植株株型等功能基因的挖掘与利用方面。例如，通过提高磷酸核糖焦磷酸合酶活性以提高植物生物量；利用转基因技术提高黑麦草的代谢能力使产量增加了40%；通过干扰FUWA基因的表达来优化水稻穗型、增大粒型；通过转SUSIBA2基因调节糖诱导的基因表达以加强淀粉合成，提高水稻产量。 3.改良品质/营养强化 通过内源功能基因的修饰，同源、异源或人工合成等优质基因的转移和过表达可以改良作物的味道、口感等品质，或者提高叶酸、维生素、铁、锌等特殊营养物质含量。佛罗里达大学已培育出花青素增加的转基因柑橘；利用来自牛乳中的叶酸结合蛋白提升了谷物（水稻、小麦、高粱）和非谷物（马铃薯、香蕉）中的叶酸含量；通过转藻类基因芥蓝制造出富含?-3脂肪酸健康因子的转基因芥蓝籽。2017年，美国批准了转基因菠萝的商业化，该菠萝使番茄红素大量积累并呈现粉色，比黄心菠萝具有更高的抗癌、保护心血管及防治多种疾病的功效。 4.抗非生物逆境 研发工作主要集中在抗旱、耐盐碱、抗高温、耐低温转基因植物上。通过转录调控因子、激素合成、抗氧化保护、渗透调节、分子伴侣等功能基因的分离与应用，提高了植物对非生物逆境的抗性。2013年，孟山都公司在美国西部推广种植全球第一例耐旱转基因玉米，2017年又放开抗草甘膦转基因匍匐剪股颖（绿化用）的种植。抗非生物逆境转基因产品产业化应用最为广泛的是抗除草剂作物，2013年以来已有214例进入产业化，占转基因作物种类总数的70%。 5.耐储藏 转基因耐储藏植物的产业化是除抗虫、抗草甘膦转基因植物外最为活跃的领域。转基因防褐化苹果于2015年获得美国FDA批准，已于2017年在美国上市。该技术通过抑制苹果中多酚氧化酶的产生，使其在切开之后不会迅速变为褐色。耐损伤及防褐化的转基因马铃薯也已获美国农业部批准。 6.药用/工业用 目前用于表达工业用/药用蛋白的植物种类在20种以上，表达的目标产品达上千种。利用番茄生产白藜芦醇和染料木黄酮，可用于保健与预防与甾类激素相关的癌症；利用抗轮状病毒转基因水稻，可以保护发展中国家的儿童免遭腹泻病的侵袭；表达抗体病毒蛋白的转基因大豆，可用于抗击人类免疫缺陷病毒。2014年，Mapp公司利用转基因烟草生产的新药治愈了两位感染埃博拉病毒的美国人。此外，利用木质素合成基因获得木质纤维素，可用于生产生物燃料和生化原料。利用转基因番茄生产能够吸收紫外线和保护植物免受损害的物质，可用于化妆品生产。 7.养分高效利用 该项研究主要聚焦于培育氮磷钾养分高效利用的转基因作物新品种上。例如，转细菌植酸酶基因玉米、小麦，其体内植酸水平降低，从而提高了铁和锌的含量。通过转入编码铁调节蛋白促进了植物的微量元素摄取 8.复合性状 利用多基因聚合获得复合性状转基因作物是近年来研究和产业化的重点。近五年来，全球批准种植的转基因作物中，具有抗虫、抗草甘膦、品质改良、抗旱等复合性状的转基因作物占77%。2016年，加拿大批准了还原糖水平降低、丙烯酰胺减少、具有损伤抗性的复合型转基因土豆的商业化。印度新德里国家植物基因研究中心将金针菇编码C-5固醇脱氢酶
2013年，美国影星安吉丽娜·朱莉在基因测序后获知自己罹患乳腺癌风险较高，进行了乳房切除手术。这是一个极端案例，但一定程度上说明了基因在癌症防治方面的作用。 人类基因组蕴涵着生、老、病、死的绝大多数遗传信息，破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。近年来，美国、欧盟、英国、日本、韩国等已将基因组科学作为生物产业重点领域。2014年，韩国政府启动耗资5.4亿美元的后基因组计划，推动新型基因组技术的发展和商业化。2015年，美国政府宣布启动精准医疗计划，2016年将投入2.15亿美元支持基因技术的创新。 基因技术也在产业领域掀起一场革命。基因产业链包括测序仪器生产、测序服务提供、数据分析处理、衍生行业等。仅就基因测序市场而言，美国咨询公司BBCresearch的数据显示，全球市场总量从2007年的794.1万美元增长至2013年的45亿美元，预计2018年达到117亿美元。考虑医疗服务、保险等相关行业，市场潜力更大。 在监管方面，基因检测技术仍处于试点阶段。国家卫计委于2014年3月底发出《关于开展高通量基因测序技术临床应用试点单位申报工作的通知》，2015年1月，国家公布了产前筛查与诊断高通量测序试点单位，4月公布了肿瘤诊断与治疗高通量基因测序试点单位，表明了政府发展精准医疗的决心。 在医疗行业，基因技术目前已经在以下多个领域应用，对提升公共卫生水平、公民福祉而言意义重大。 首先，用于产前胎儿罕见病筛查。我国出生缺陷约占出生人口总数的4％－6％，占全世界出生缺陷儿童的1／5，而产前胎儿疾病筛查可以有效解决这一问题。以前此类筛查需要孕妇做羊水穿刺，有流产风险。而现在，采集孕妇血液样本提取游离DNA就可以判断胎儿患唐氏综合征、爱德华综合征等疾病的风险。 其次，用于肿瘤精准治疗。肿瘤的发病与基因突变有关。随着技术的进步，肿瘤基因检测已从需要手术的组织活检升级为血液检测的液体活检，对病患的创伤大大减少，精确度也大大提高。目前，我国已批准多家肿瘤诊断高通量基因测序试点单位。 第三，用于复杂疾病治疗。科学研究已表明，自闭症、心律失常、骨髓增殖性疾病、糖尿病、高血压、老年痴呆、肝病及罕见病等多种疾病都与遗传因素相关，我国一些医疗机构和医药企业已经开始引用基因检测作为疾病治疗、药品研发的参考。 如今，多家中国企业已经布局基因技术。位于深圳的中诚集团，是一家集生命科技、健康食品、养老地产、健康智能、国际工贸与供应链金融等多元化为一体的大型综合性集团企业，以“普惠健康，造福人类”为愿景，引领行业风骚，雄踞南粤大地。
国际著名遗传学杂志《自然遗传学》（Nature Genetics）以论著的形式在线全文发表了人类MHC（major histocompatibility complex，主要组织相容性复合体）区域全覆盖深度测序的研究成果。该研究成功构建出迄今为止最完整的中国汉族人群MHC遗传变异数据库（Han-MHC），并阐述了其在复杂疾病研究中的重要价值。研究通过自主研发的MHC目标区域捕获芯 片，对大规模中国人群20635例样本的MHC目标区域进行高深度重测序及其分析，成功建立世界上最大样本量的中国人群MHC全区域完整遗传变异数据库。 MHC在人类中又被称作HLA（人类白细胞表面抗原），位于6号染色体6p21.3区域，包括一系列紧密连锁的基因座，与人类免疫系统功能密切相关，涉及原发性免疫缺陷病、自身免疫性疾病、过敏性疾病、感染类疾病、恶性肿瘤及精神类疾病等多种疾病的发生、发展。 MHC区是已知的人类染色体中结构最为复杂的区域，主要表现为该区基因具有丰富的遗传多态性和高度的连锁不平衡，使得很难鉴定MHC区域的致病变异，因此，阐明该区与疾病的关系一直是生命医学研究领域的热点和难点。 近年来，常规基因分型技术虽在MHC区域发现了一部分与复杂疾病相关的易感位点，同时，欧洲人群利用已建立的5225例来自I型糖尿病联盟的MHC区域遗传变异参考图谱，开展了众多欧洲人群复杂疾病的MHC关联性研究。 然而，由于缺乏大样本量的中国人群MHC遗传变异参考图谱，利用精细定位策略来寻找MHC区域与中国人群复杂疾病相关致病性变异的研究极其少见。因此，亟待针对中国人群MHC区域展开大规模、系统性遗传学研究，建立起中国人群特异性MHC区域遗传多态性图谱。 本次研究是首次对中国人群的MHC区域进行大规模样本的深度测序。通过对MHC区域准确的序列分析和基因分型，完整展示出中国人群MHC区域突变位点和HLA基因的多态性图谱，该数据库的构建为开展中国人群复杂疾病与MHC区域的相关性研究奠定了坚实的基础。 合作双方以银屑病作为研究案例，首次采用测序的方法对MHC区域遗传变异在中国汉族银屑病人群发病中的相关性进行了全面、系统的大样本研究，发现了MHC 区域HLA-C、HLA-B、HLA-DPB1和BTNL2等多个新的银屑病易感基因和位点，同时揭示了中国人群特异的银屑病易感位点，进一步证明了基于完整测序构建的Han-MHC数据库在中国人群相关复杂疾病研究中的巨大应用价值。 该项目负责人、中华医学会皮肤性病学分会银屑病学组组长兼首席科学家、安徽医科大学皮肤病研究所张学军教授表示，该研究成果在中国人群MHC区域遗传学研究中具有里程碑式的意义，将为深入研究MHC区域遗传多态性在中国人群复杂疾病发生、发展中的相关机制提供新的契机，特别是对我国正在进行的各种复杂疾病的精准医学研究将起重要作用。 首先，该研究采用靶向测序的方法，通过对大规模健康人群的MHC全区域进行深度测序，首次成功绘制出世界上最大规模的中国汉族人群MHC区域遗传多态性图谱，可以算的上是千人基因组计划在中国人群中MHC区域中一次拓展研究。 其次，该科研工作的完成，使得我们第一次有机会完整和精确的查找和定位MHC区域与银屑病直接相关的全部基因和位点，极大地推进了整个银屑病研究的发展，为后续的银屑病临床转化应用和精准医疗奠定了坚实的基础。 再次，该研究为进一步探索MHC区域遗传多态性在自身免疫性疾病、感染性疾病、肿瘤、过敏性疾病等所有与MHC相关的复杂疾病中的作用机制提供了一个完整的遗传变异比对图谱，同时为复杂疾病的遗传学研究提供了一个典范。最后，该研究发现的MHC区域遗传变异靶标，将为免疫相关疾病的预测、早期诊断、药物疗效和副作用观察，靶向治疗的精准医学研究提供重要的参考数据。
来自哥本哈根大学、科罗多拉大学、塔夫斯大学、CIBER OBN及Gelesis公司的研究人员最近公布了一项新研究结果，他们发现利用空腹血糖浓度和（或者）空腹胰岛素浓度选择正确的饮食，能有效减肥和预防糖尿病，尤其是处于或者即将处于肥胖状态的人群。通过评估使用各种营养策略的饮食干预研究，研究人员发现多项研究均证明这些生物标记物是减肥及维持减肥状态成功的预测因子。 “值得注意的是，对许多病人而言，使用这些生物标记物可以使减肥程度增加6-7倍，”哥本哈根大学营养学、运动学和锻炼学系主任Arne Astrup教授评论道。“未来，我们将指导那些正在采用错误饮食的人群，教给他们一些我们认为对他们有好处的策略。” 该研究发现，为了成功地减肥，需要根据空腹血糖浓度和胰岛素浓度选择一种被证明对该类人群有效的方法。如对于许多即将处于肥胖的病人，不限制卡路里、富含纤维的饮食将非常有效，目前已经证明这种饮食可以改善糖尿病生物标记物。这类人群应该根据空腹胰岛素浓度调整碳水化合物或者脂肪的摄入。 对于患有2型糖尿病的病人，富含健康的植物脂肪的饮食将有利于减肥。研究人员宣称没有任何一种方法适合所有人，但是对于大多数美国人和欧洲人，这些策略可能比那些一刀切的方法更有效。 “我们的研究表明减肥策略也应该基于每个人的生物标记物指标而进行调整，这是使用个性化营养学策略帮助人们成功减肥的关键。”Astrup教授说道。“这些发现非常重要，因为它允许我们在病人患糖尿病之前通过个性化饮食减肥，这将预防或者延缓2型糖尿病的发生。” 哥本哈根大学将继续支持并参与探索使用其他生物标记物（如肠道微生物、遗传学因素）帮助更好预测减肥效果的研究。
几种常用的基因分析工具，最先出现的芯片数据基因功能分析法是GO分类法；EASE（ExpressingAnalysisS；由于进行统计学检验的GO分类的数量很多，所以EA；通路分析是现在经常被使用的芯片数据基因功能分析法；最先出现的通路分析软件之一是GenMAPP（ge；因联系起来；三、基因调控网络分析；通路分析法是芯片功能分析的有力 一、常用的基因分析工具GO分类法 最先出现的芯片数据基因功能分析法是GO分类法。Gene Ontology（GO，即基因本体论）数据库是一个较大的公开的生物分类学网络资源的一部分，它包含38675 个Entrez Gene注释基因中的17348个，并把它们的功能分为三类：分子功能，生物学过程和细胞组分。在每一个分类中，都提供一个描述功能信息的分级结构。这样，GO中每一个分类术语都以一种被称为定向非循环图表（DAGs）的结构组织起来。研究者可以通过GO分类号和各种GO数据库相关分析工具将分类与具体基因联系起来，从而对这个基因的功能进行描述。在芯片的数据分析中，研究者可以找出哪些变化基因属于一个共同的GO功能分支，并用统计学方法检定结果是否具有统计学意义，从而得出变化基因主要参与了哪些生物功能。 二、常用的基因分析工具通路分析法 通路分析是现在经常被使用的芯片数据基因功能分析法。与GO分类法（应用单个基因的GO分类信息）不同，通路分析法利用的资源是许多已经研究清楚的基因之间的相互作用，即生物学通路。研究者可以把表达发生变化的基因列表导入通路分析软件中，进而得到变化的基因都存在于哪些已知通路中，并通过统计学方法计算哪些通路与基因表达的变化最为相关。现在已经有丰富的数据库资源帮助研究人员了解及检索生物学通路，对芯片的结果进行分析。主要的生物学通路数据库有以下两个：① KEGG 数据库：迄今为止，KEGG数据库（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）是向公众开放的最为著名的生物学通路方面的资源网站。在这个网站中，每一种生物学通路都有专门的图示说明。② BioCarta 数据库：BioCarta 是一家生物技术公司，它在其公共网站上提供了用于绘制生物学通路的模板。研究者可以把符合标准的生物学通路提供给BioCarta数据库。BioCarta数据库不会检验这些生物学通路的质量，因此其中的资源质量参差不齐，并且有许多相互重复。然而BioCarta数据库数据量巨大，且不同于KEGG数据库，包含了大量代谢通路之外的生物学通路，所以也得到广泛的应用。 三、常用的基因分析工具基因调控网络分析 通路分析法是芯片功能分析的有力工具之一，其与GO分类法的主要区别也正是它的弱点。在生物反应的过程中，发生表达变化的基因通常不只局限在一个通路中，而是存在于由许多调控因子和通路参与的复杂调控网络中。生物调控网络十分复杂，并没有现成的文献和数据库供参考。而且，把芯片中发生表达变化的基因放在生物调控网络的水平来看，它们通常在多个通路中都有分布，而每个通路只包含几个发生表达变化的基因。这就解释了为什么有些通路只有部分基因表达发生变化，而且表达变化的趋势在整个通路水平上不一定是一致的。
