SaferGene首推全球第一款基因数据生产提速产品Uni-DMX

近日,专注为基因组分析提供硬件及软件一体化私有云计算解决方案的新兴公司 SaferGene 宣布,推出全球第一款基因数据生产提速产品Uni-DMX,该产品可同时支持10台Xten或30台Hiseq2500的数据生产需求,同时计划在下个月 推出全新的全基因组分析解决方案,帮助企业与科研机构安全、快速、自动便捷地完成基因组分析,新方案将显着降低IT与人工成本。

据BBC Research的数据显示,全球基因测序市场总量从2011年的20亿美元增长至2018年的117亿美元,复合年均增长率达21.2%。目前基因数据 的生产相对简单,但是对基因组数据的安全、存储、计算及分析已成为该领域最主要的瓶颈。目前基因测序数据分析市场的复合年均增长率为23%,2018年将 达到35亿美金。SaferGene的Uni-DMX产品将有效提升当前基因数据分析效率。

Uni- DMX能将 Illumina 测序仪产生的 BCL 文件快速转化为 fastq 文件,整个过程不到1个小时,而目前普通的 HPC 构架在 Xten 上整个数据生产时间为4-5个小时。Uni-DMX 是基于Illumina BCL2fastq 软件的二次开发,利用 CUDA GPU 加速技术,做到一小时内完成 BCL 到 fastq 的转化。这样,只需1台GPU高性能服务器就可同时支持10台Xten或者25台Hiseq2500产生的 BCL 文件。同时也支持 Illumina 最新推出的 HiSeq X Five、HiSeq 3000、HiSeq 4000,以及 NextSeq 550 系统。

此外, Uni-DMX 将无缝集成 SaferGene 即将推出的 Gene-Spark 全基因组分析平台,实现1个小时完成人类全基因组分析。

ASCO:肺癌治疗获新突破,成为抗癌史上的新里程碑

今年作为ASCO第二个50年的元年,全球研究癌症的顶尖科学家齐聚芝加哥,共同探讨究竟什么是癌症,未来10年、20年、30年癌症治疗的发展方向是什 么?全球发病率和致死率最高的癌症——肺癌的治疗方式从传统标准化的外科手术、放化疗、靶向治疗已经向癌症免疫疗法衍化,并将成为主流抗癌疗法。

肺癌在中国和世界的发病率与死亡率皆居首位


根据世界卫生组织(WHO)2014年发布的数据,全球癌症发病率将从2012年的1400万急剧上升到2032年的2200万。

在发病率方面,肺癌以13%居首位,乳腺癌11.9%,大肠癌9.7%;在死亡率方面,肺癌亦以19.4%居首位,肝癌9.1%,胃癌8.8%;BBC报道全球每年因患肺癌而死亡的人数高达160万。

在中国的过去30年里,肺癌死亡率上升了465%,发病率每年增长26.9%,已代替肝癌成为我国首位恶性肿瘤死亡原,其中非小细胞肺癌占了全部肺癌的85%。

肺癌的治疗手段不断进步——手术、化疗、放疗、免疫疗法

无论是现在正在大洋彼岸召开的ASCO2015,亦或是中国北京从即日开始实施的“最强禁烟令”,让普通百姓将目光皆聚焦于“肺癌”这一死亡杀手。

目前,肺癌主要的治疗方式有外科手术、放化疗、靶向治疗、介入治疗、生物免疫治疗以及中医中药治疗等;此外每年都会有更多的临床新数据新证据新进展,包括微创外科手术、化疗药物,靶向治疗,放射治疗等。

外科手术:19世纪治疗癌症的主要方式

在远古时候,便有了对癌症的描述,称之为肿块、瘤,因此直接切除是最容易想到的治愈方法。但是直到19世纪,麻醉技术,无菌技术……等逐渐成熟,手术才成为治疗癌症的主要方式。

直到今天,若能早期就得到诊断,手术切除原发病灶仍是有效方法 。不过,不是所有患者都有手术机会,由于超过50%的非小细胞癌患者在确诊时,已经是肺癌晚期 ,出现全身多发转移,这时已经完全错过了手术治疗时机。

根据国际抗癌联盟统计,目前只有不到40%的患者有机会和条件接受手术治疗,超过60%的肺癌患者由于晚期病情或身体条件的限制不得不另寻出路 。这一现实逼迫我们不得不另辟蹊径,寻求其他替代治疗。

放疗:定位组织准确 剂量控制不准副作用大

放 疗是一种用放射线来杀伤肿瘤细胞的局部治疗手段,大多数疗效确切,能够显著巩固化疗或手术的疗效,延长肺癌患者的生存期。相比化疗来说,放疗定位准确,正 常组织损伤小。对射线照到的部位会产生一定的副作用。一般2公分以内的范围,会出现全身乏力、食欲下降等不需要处理的轻微副反应;中晚期、癌扩散范围较大 的病人,照射射线剂量提到很高时,会产生像“地震”的副作用,根据部位不同可能会产生脱发、皮肤出现红斑、瘙痒、脱屑、黏膜溃疡、影响进食、恶心、呕吐 等。

但是局部治疗也有局限性,因为照射范围小,不能保证照射区域的完整。所以放疗经常配合手术、化疗一起实施,这种综合治疗方案,需要医生对病人情况准确得评估判断才能有效。

化学疗法:以靶向治疗为主 多种疗法结合为辅

单一的放化疗的方法像是“蒙着眼睛打靶”,命中率低。化疗药物的进展包括靶向治疗,靶向药物的出现,则大大提高了治疗的精确度及有效性。靶向治疗的前提是要找到正确靶点,一旦明确了致癌的分子靶点,人体内的癌细胞就好像是带有标志的目标,更容易被狙击手找到,一枪毙命。

属于微创范畴精确放射治疗技术结合新一代化学药物的微创程度跟外科手术的微创技术、分子靶向药物的使用与物理靶向治疗手段结合,对高龄的早期肺癌病人有更好的临床获益。

在肺癌治疗中,以紫杉类化合物为主要成分的抗肿瘤药——多西他赛的作用机制是加强微管蛋白聚合作用和抑制微管解聚作用,导致形成稳定的非功能性微管束,因而破坏肿瘤细胞的有丝分裂。

免疫疗法:将成为主流抗癌疗法

尽管放疗、手术、化学药物治疗还有靶向治疗仍然是肺癌治疗最主要的手段,但是具体的治疗方式要根据病人的肿瘤分期以及体质确定,治疗的效果也不能一概而论,主要是取决于病人身体素质,以及对治疗的耐受性。

2014年,百时美施贵宝公司PD-1免疫检查点抑制剂(抗PD-1药物)Opdivo(Nivolumab)在被获批用于黑色素瘤的治疗后,立即开展了对其他适应症的研究。

今年年初,Opdivo(Nivolumab)的一项 3 期试验:将有过治疗的鳞状细胞非小细胞肺癌 (NSCLC)Ⅳ 期患者与化疗药物多西多赛进行了对比,结果显示前者与多西多赛相比证明具有极好的总生存期,因此在达到试验终点后提前中止。

在 近日正在芝加哥召开的ASCO会议上,百时美施贵宝公司公布了Opdivo(Nivolumab)的详细数据:其对582位患者进行临床试验,发现使用其 他标准化的治疗手段,Ⅳ 期肺癌患者的生存期为9. 4个月,而使用了Nivolumab药物进行免疫治疗后,患者的平均生存期提高到了12.2个月,甚至有最高的生存期为19.4个月,是常规标准化疗法的 近2倍。

领先该项研究的是西班牙马德里Doce de Octubre医院的 Luis Paz-Ares博士,他表示这项研究在寻找肺癌新疗法上具有里程碑的作用,在继化疗对患者无效之后,使用免疫疗法较高的生存期令医生们也很惊讶。

英 国癌症研究学会认为,对免疫系统的研究将是癌症新疗法中重要的一部分,不过关于癌症免疫疗法究竟对哪部分的患者管用,以及免疫疗法药物对机体的免疫修饰机 理仍然不明确,以及开发癌症免疫疗法的成本较高,让国家医疗健康保障系统向国民推广免疫疗法的挑战仍然较大;同时建议病人在治疗之前要尽量的提升免疫力, 改善体质,并要增强身体对治疗的耐受性,以确保治疗的效果。

ASCO最新理念:与数据结合的全程新辅助治疗

2014-2015 的 ASCO 主席 Peter Paul Yu 说,这是 ASCO 第二个 50 年的开始,需要思考究竟什么是癌症,未来 10 年、20 年、30 年癌症治疗的发展方向是什么?

如果说2014年是癌症免疫疗法获得重大突破的年份,2015将会是免疫疗法走向丰收,成为主流抗癌疗法的一年。

按照IMS医疗信息研究所的数据,全球抗肿瘤领域总共有374个中晚期临床实验,其中25-30%是免疫疗法。目前免疫疗法进展最快的有免疫哨卡(如PD-1、PD-L1)抑制剂,主要用于治疗固体肿瘤,和过继T细胞疗法(包括CAR-T和TCR)主要治疗血液肿瘤。

最先进的技术不一定是最适合患者的技术;人类与肺癌抗争的路很长,走得也很艰难,说短时间内完全消灭它,显然太过狂妄。不过根据此次ASCO传递的理念,与数据结合的全程新辅助治疗或将在有限的时间里,让患者得到更多延长生命的机会。

Tips:肺癌高发人群的五种特征

 

最全面的人类器官表观基因组图谱

来自Salk研究所的科学家们报告称,他们构建出了来自个体捐赠者(包括女人、男人和孩子)十多种不同人类器官最全面的表观基因组图谱。尽管甲基化不会改变个体的遗传序列,越来越多的研究证实它对发育和健康具有重大的影响。

多年来,科学家们成功获得了人类基因组的工作图——编码人类生命的完整DNA序列图像。而现在他们仍然在往这一图集添加新页面——散布在DNA链上,影响了基因抑制的化学标记物——甲基的图谱。

来 自Salk研究所的科学家们报告称,他们构建出了来自个体捐赠者(包括女人、男人和孩子)十多种不同人类器官最全面的表观基因组图谱。尽管甲基化不会改变 个体的遗传序列,越来越多的研究证实它对发育和健康具有重大的影响。新数据发表在6月1日的《自然》(Nature)杂志上。

论 文的资深作者、Salk研究所基因组分析实验室主任及教授、干细胞基因组学卓越中心联合主任Joseph R. Ecker说:“我们发现并非所有的调查器官都具有相同的甲基化模式。一些器官之间的甲基化标记有着明显的差异,以致我们查看某一组织的甲基化,就可以知 道这一组织是肌肉、胸腺或是胰腺。”

尽管个体的基因组在每个细胞中都是一样的,表观基因组却存在差异,它们与任何特定时间细胞实际利用的基因密切相关。一些甲基化标记可帮助血细胞忽视掉脑细胞或肝细胞必需的一些基因。并且它们可以随时间发生改变——例如,个体年龄、饮食或环境变化都可以影响甲基化。

Ecker说:“我们想对表观基因组,尤其是甲基化在正常人类器官中的情况做个基线评估。”为此,科学家们收集了来自4名个体18个器官的细胞,绘制出了它们的甲基化图谱。

如预期的那样,这些模式与已知对细胞功能极其重要的基因相一致——例如在收集的肌肉细胞中一些肌肉基因附近较少甲基化。而这一新图谱的其他一些方面则令人感到惊讶。研究人员检测到了过去认为只在脑细胞和干细胞中广泛分布的一种不同寻常的甲基化形式——非CG甲基化。

论 文的第一作者、Ecker实验室前研究生Matthew Schultz说:“此前只在脑细胞、骨骼肌细胞、生殖细胞和干细胞中看到过这种甲基化形式。因此,看到它存在于各种正常成人组织中真令人感到兴奋。”研 究人员还不知道非CG甲基化在成人体内的功能,他们猜测它可能表明了存在于成体组织中的干细胞群。

研究小组在他们的工作中还 获得了其他的一些惊喜,指出了一些新的探索途径。例如,他们发现许多显示动态甲基化的区域并未如预期那样定位在启动子中和启动子上游的调控区域。 Ecker说:“过去人们真的认为,一切都发生在启动子或它的上游区域。但我们发现一些与基因转录最相关的甲基化改变,往往存在于启动子的下游区域。”这 些观察结果有可能在研究人员调查个别基因的调控机制时影响他们搜寻甲基化的方式和位点。

另一个惊人的发现是,一些器官彼此之间在全基因组甲基化程度上存在广泛差异。胰腺的甲基化水平异常的低,而胸腺则呈高水平甲基化。研究人员还不知道其原因为何。

新研究结果还只是触及了表面,尚未全面了解DNA的甲基化模式——还有数十个器官有待去分析,对于是什么塑造和改变了表观基因组还有许多的未知之处,在单个器官中不同的细胞甲基化模式是否存在差异仍是一个问题。

论文的共同第一作者、Ecker实验室研究生Yupeng He说:“接下来要做的一件有趣的事情就是要分离出不同的细胞类型。我们拥有的样本是许多细胞的异质性混合物。”

研究人员希望这些研究结果可以提供一个起点,来开始认识一些疾病如何体现于表观基因组改变之中的。

“你可以想象,最终如果有人的身体存在某种问题,活检或许不仅可以查看细胞或基因的特征,也可以揭示出表观基因组的特征,”Ecker说。

Human body epigenome maps reveal noncanonical DNA methylation variation

Understanding the diversity of human tissues is fundamental to disease and requires linking genetic information, which is identical in most of an individual’s cells, with epigenetic mechanisms that could have tissue-specific roles. Surveys of DNA methylation in human tissues have established a complex landscape including both tissue-specific and invariant methylation patterns1, 2. Here we report high coverage methylomes that catalogue cytosine methylation in all contexts for the major human organ systems, integrated with matched transcriptomes and genomic sequence. By combining these diverse data types with each individuals’ phased genome3, we identified widespread tissue-specific differential CG methylation (mCG), partially methylated domains, allele-specific methylation and transcription, and the unexpected presence of non-CG methylation (mCH) in almost all human tissues. mCH correlated with tissue-specific functions, and using this mark, we made novel predictions of genes that escape X-chromosome inactivation in specific tissues. Overall, DNA methylation in several genomic contexts varies substantially among human tissues.

The methylomes and transcriptomes of human tissues.

DNA methylation and its relationship with gene expression.