隨著各種檢測手段的發展，人們對人類疾病病因的探索進入一個新的階段.隨著基因組學和遺傳學滲透至生物學和醫學的各個方面，人們對未知領域的探索不斷深入?；蚪M是泛指一個有生命體、細胞器或病毒的全部遺傳物質。全基因組測序是通過生物信息手段，運用新一代的高通量 DNA 測序儀來分析不同機體基因組間的結構差異，并同時完成對單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism, SNP）及基因組結構的注釋.新一代測序（next generation sequencing,NGS）技術，結合新的模式識別方法和網絡分析，已經徹底改變了關于基本生物學機制和細胞途徑方式等方面的認知.全基因組測序為基因診斷提供新的方法，使人們更容易找到基因突變體，這為基因治療開辟了新的道路.運用新一代測序技術進行全基因組測序，使基因診斷和基因治療廣泛運用于遺傳疾病、腫瘤、感染性疾病、傳染性流行病、判斷個體疾病易感性、生物進化等領域。這為很多疾病的預防、診斷、治療提供了新的依據，同時為很多患者帶來了福音。本文將綜述全基因組測序在醫學應用進展。

1全基因組測序在醫學應用

新一代的全基因組測序，使全基因組測序廣泛運用于腫瘤、遺傳疾病、傳染性流行病、感染性疾病等疾病，同時還能判斷個體疾病的易感性及生物進化等。

1.1遺傳疾病

使用全基因組測序，發現了遺傳疾病的新的突變體，為遺傳疾病的發病機制提供新的理論依據.

（1） Funayama等（2015）用新一代測序技術檢測340個來自獨立家庭的患有常染色體顯性遺傳帕金森患者、517個散發帕金森患者、559個對照組全基因組發現了新的錯義突變CHCHD2,推測此突變可能是導致常染色體顯性遺傳帕金森疾病的原因.

（2） Nemirovsky 等（2015）對 3 個自閉癥譜系障礙（autism spectrum disorder, ASD）患者以及其父母親進行全基因組測序和使用最先進的綜合生物信息學分析傳輸途徑和優先確定變異位于基因的位置與ASD可能的關系，并且用桑格測序方法來驗證實驗結果，研究發現SHANK3 基因的外顯子 21 缺失一個雜合胞嘧啶嵌合體，導致5 個密碼子在終止密碼子后面出現錯義序列，這個突變可能與自閉癥譜系障礙相關.

（3） 研究人員使用第二代測序技術對一個被烷基化甲磺酸乙酯誘導突變的豆類百脈根生態模型進行全基因組測序并且分析其第三代的后代發現在每一個單核苷酸每隔 208 kb （AS）和 202 kb （AM）有一個低比例的偏見突變 G/C 變成 A/T（Mohd-Yusoffetal.,2015）。

由此可見，對遺傳疾病進行全基因組測序對于疾病病因的查找多了一條分子途徑，為這些疾病的預防和治療提供了新的方向.

1.2腫瘤

腫瘤是目前研究的熱點，也是難點，使用全基因組測序，為很多腫瘤的發現、危險因素、預后的判斷、治療、耐藥機制等作出巨大貢獻，為尋找腫瘤的病因和根治打下了堅實的基礎.

（1） Mroz 等（2015）用全基因組測序結果計算 305個頭頸部鱗狀細胞癌患者（2013 年 10 月從腫瘤基因組計劃獲取臨床和全基因組測序數據）的腫瘤突變等位基因異質性發現高腫瘤突變等位基因腫瘤異質性與降低整體的生存有實質性的關系（危害比例分析： 危害比高 / 低異質性=2.2 （95% CI1.4-3.3））。

（2）研究人員對 252 個未經治療的來自癌癥基因組圖譜 GBM （glioblastoma）患者、21 個第一次成對復發的 GBM 患者和 2 個第二次成對復發 GBM 患者樣本進行全基因組測序和全外顯子組測序發現p53基因途徑的改變是惡性膠質瘤高數量亞克隆突變一個主要的分子事件預測，但大致可分為線性復發和散發復發，線性復發與原發腫瘤共享廣泛的遺傳相似性并且可以直接追溯到原發腫瘤其中一個特征，而分散復發與原發腫瘤共享基因改變很少，而是來自腫瘤早期發生分支出來的細胞，由此推測原發腫瘤的遺傳學改變影響隨后的腫瘤細胞的演變和亞克隆異質性的出現（Kim et al., 2015）。

（3）研究者通過全基因組測序分析104例新原發前列腺癌患者和更新168例原發前列腺癌老患者臨床結果發現DNA拷貝數的模式改變（copy num-ber alteration, CAN）負荷（腫瘤基因組受到 DNA 拷貝數改變影響的百分比） 與原發性前列腺癌的復發有關，此研究結果證明了使用低投入的全基因組測序針刺活檢檢查 CAN 負荷，為研究對接受保守治療群體的預后做好準備（Hieronymus et al., 2014）。

（4） Fernandez-Banet 等（2014）人對 88 個中國原發性肝癌患者的肝細胞癌組織以及鄰近的無腫瘤細胞肝組織進行全基因組測序發現 4314 基因組重排，包括插入、缺失、倒置、易位，也發現 2 個復發融合基因ABCB11 和 LRP2.

（5）研究人員使用全基因組測序胰腺癌患者的血清液發現其血清液跨越所有染色體的基因組DNA,那么，血清全基因組測序可以用來確定胰腺癌患者 DNA 突變，而且可以對癌癥進行預測、治療、評估治療耐藥性（Kahlert et al., 2014）。

隨著現在各種檢查技術的發展，腫瘤的檢出率在不斷提高，然而，腫瘤的具體病因一直是世界難題。從以上大量研究發現，使用全基因組測序發現了很多腫瘤的發病機制，為腫瘤的治療、預防提供了新的理論依據。

1.3感染性疾病

感染性疾病很普遍，甚至沒有引起足夠重視，感染性疾病由細菌性、病毒性、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體、真菌、寄生蟲等引起的感染，目前全基因組測序主要運用于細菌感染耐藥機制的研究。

（1） Li等（2014）將頭狀葡萄球菌亞種菌株 LNZR-1與其它 5 個頭狀葡萄球菌亞種菌株的全基因組相比顯示，頭狀葡萄球菌亞種菌株LNZR-1 存在大量的抗生素抗性基因。

（2）研究人員對殺蟲劑氰烯菌酯耐藥禾谷鐮刀菌菌株 YP-1、其它對殺蟲劑氰烯菌酯敏感禾谷鐮刀菌菌株和其它對殺蟲劑氰烯菌酯耐藥禾谷鐮刀菌菌株的全基因組測序發現耐藥菌株中位于編碼肌漿球蛋白 -5 的基因（點突變 216, 217, 418, 420, 786）突變，同源雙交換敏感菌株和耐藥菌株肌漿球蛋白 -5基因座后，敏感菌與耐藥菌表現相反，可見，肌漿球蛋白 -5突變導致禾谷鐮刀菌對殺蟲劑氰烯菌酯抗藥（Zhenget al., 2015）。

（3）肖前程等（2014）對茂原鏈霉菌進行全基因組測序發現序列轉谷氨酰胺酶酶原激活相關蛋白基因鑒定和預測了該菌株的次級代謝產物合成基因簇，這為茂原鏈霉菌的功能基因組學研究提供了基礎數據.

隨著現在抗生素濫用導致很多種類菌株對抗生素都耐藥，使得很多患者因為耐藥而喪失生命，但是，耐藥的具體機制尚未明確，使用全基因組測序技術對發現耐藥的機制提供了新的檢測方法，為解決耐藥的問題邁開了一大步.

1.4傳染性流行病

傳染性疾病是指由病原微生物感染人體后產生的有傳染性、在一定的條件下可以造成流行的疾病。

使用全基因組測序廣泛運用于瘧疾、結核等傳染病的流行病學調查、耐藥機制研究。

（1） Logue等（2015）分析在巴布亞新幾內亞外面捕獲的四種瘧蚊物種血液或者組織包全基因組，用大于 50 Mb 的直系同源 DNA 序列來評估同時代的基因流和群體大小的歷史突變研究結果提示盡管他們形態學上、行為、生態學是相似但是他們的當代同一區域的瘧蚊群居是獨立進化的。

（2）研究者對來自在巴基斯坦最大的兩個?。ㄅ哉谄?， 信德） 236 例 HBV （hepatitis B virus）陽性樣本進行全基因組測序和部分基因組測序和基因表型分型發現在旁遮普基因型 D 亞型 D1 是 HBV 菌株最普遍流行的；HBV 攜帶者最普遍的突變是 8 bp 缺失突變（在 23 個基因表型 D 樣本中有 4 個樣本表現出 C 啟動子區域在核苷酸1 763~1 774 （n=2）， 1 766~1 773（n=1）和1 767~1 774 （n=1） 8 bp缺失），在所有樣本均檢測到A1915T 突變，在基因表型 D 樣本檢測到G1679A 突變（86.96%） （Ahmed et al., 2009）。

（3） Walker 等（2014）人 2007~2012 年期間在 牛津郡使用全基因組測序調查未經選擇人群中結核病傳播的流行病學發現出生在低發病率國家的人更容易患肺?。ㄟ@種聯系的調整優勢比 1.8, 95% CI 1.2~2.9,p =0.009）,社會危險因素 4.4,95% CI 2.0~9.4,p<0.0001.新進入者的系統屏障可能會進一步提高結核病控制，最重要是每個人仍需要做好醫療保健，特別是高危人群。

（4）研究人員對 47 對（1 對是由以前治療過； 另一個要么是在治療17周時失敗要么是復發性感染）結核病患者進行全基因組測序，比較每對患者的單核苷酸多態性的數目和位置，研究發現全基因組測序對區分復發和再感染患者有更大的分辨率，它能提供的額外的清晰定義端點進行臨床試驗（Bryant et al., 2013）。

（5） Witney等（2015） 2008~2014年期間在倫敦教學醫院，對6個懷疑極度耐藥的結核病患者進行全基因組測序發現結核桿菌M基因突變與耐藥有關.

傳染病一直是危害人民健康的隱性殺手，那么，傳染病的防治變得尤為重要，利用全基因組測序為傳染病的預防、診斷、治療提供新的思路。

1.5判斷個體疾病易感性

對個體進行全基因組測序，能對患者對那些疾病易感，這讓個體能做到早預防、降低患病率、提高生活質量。

（1） Peters等（2015）通過對兩個胚泡期胚胎的5~10個細胞、兩個父母親和祖父母親進行全基因組測序分析發現每個胚胎導致這些錯誤不足 10 個（單一基本突變每一個 Gb 有關一個錯誤有一個假陽性率），第一次證明全基因組測序能用于準確識別新突變，全基因組測序使用條碼DNA 在將來能作為著床前的遺傳學診斷方法的一部分。

（2）研究人員在新生兒重癥監護室對 2 個嬰兒花費50 h 通過功能自動化的生物信息學分析全基因組對家族遺傳疾病進行臨床鑒別診斷發現：在一個嬰兒發現GJB2 相關嚴重的皮膚疾病，而在另一個嬰兒發現BRAT1 相關的致命的新生兒僵化和多病灶的癲癇綜合征（Saunders et al., 2012）。

可見，利用對胚泡期胚胎和新生兒進行全基因組測序而發現致病基因突變和對疾病進行快速鑒別診斷，這可以減少疾病的發病率和的經驗主義治療，更快的遺傳進展和預后咨詢.

1.6生物進化

生物進化一直是人類探索的主題，這能找到生物物種的起源，使用全基因組測序能通過比較基因組結構、使用進化分析等尋找生物進化的理論依據，這為疾病以及疾病相關基因的尋找提供新的方法。

（1） Bányai等（2014）對從一個綠色布什毒蛇分離出來的一種呼吸道腸道病毒進行全基因組測序發現：

布什毒蛇呼腸孤病毒與肝腦脊髓炎病毒具有幾個共同的特征，包括它的基因組結構。使用進化分析這個菌株、布魯姆病毒和狒狒正呼腸孤病毒是單源的，表明這些病毒可能從一個共同的祖先起源.

（2）研究人員對比藏酋猴（Tibetan macaque, M.thibetana, TM）、2個中 國 恒 河 猴（Chinese rhesusmacaques, CR）、2個獼猴（cynomol gusmacaque, M.fascicularis, CE）全基因組序列發現TM具有3.9百萬單核苷酸特有突變.

一些基因攜帶TM特有純合子非同義替換突變（TM-specific homozygous nonsy nony-mous variants, TSHNVs）,每一個TSHNVs至少攜帶273個免疫反應和疾病相關基因（Fan et al., 2014）。

（3） Li等（2014）使用全基因組測序去探索歐洲本地黑白色豬和分布在全球的族類的親緣關系發現很多的非同義替換單核苷酸多態性位點載有基因分成嗅覺相關的類別.進化分析揭示歐洲和亞洲豬之間比家養和野生豬之間更深系統分離.摻合料分析歐洲本地黑白色豬表現出更高的中國遺傳物質部分，這是符合關于它的起源的歷史記錄。選擇性掃描分析顯示強烈選擇特征影響生存基因基本適應性基因組區域：抗病性、豬肉產量、生育、溫順和身體長度。這些發現通過全基因組分析確證歐洲本地黑白色豬的起源史和闡明了馴化怎樣塑造遺傳變異的模式.

自從達爾文提出進化學說，人類在不斷的探索人類進化的機制，利用全基因組測序能為生物進化理論提供一些新的探索手段。

2 小結與展望

綜上所述，全基因組測序廣泛應用于遺傳疾病、腫瘤、感染性疾病、傳染性流行病、判斷個體疾病易感性、生物進化等，這為疾病的預防、發病機制、診斷、治療提供了新的理論依據，為人類對抗疾病提供了新的方法.但是，Machini 等（2014）對 221 個遺傳咨詢人員（包括遺傳咨詢師， 遺傳學家， 護師）進行匿名調查對全基因組測序的看法發現全基因組測序仍然存在賬單問題、遺傳結果解釋、揭露未知突變的意義等。要把全基因組測序運用到臨床和實際生活中，還有很多問題需要解決。希望通過人類的努力，最終把全基因組測序運用到臨床，為臨床疾病的預防、診斷、治療帶來方便，最終提高人民生活質量。