科研力|基因组测序：洞察濒危穿山甲的免疫奥秘
2018年10月12日
穿山甲（鳞片食蚁兽）是世界上最濒危的物种之一。它没有牙齿，几乎没有视觉，通常利用高度发达的嗅觉来觅食蚂蚁。
由西交利物浦大学朱绍和（Siew Woh Choo）博士领导的国际研究小组对这种濒危动物的基因组进行了测序和研究，该研究成果将有助于人类对其他哺乳动物（包括人类自身）的免疫力建立更深入的了解。
全球第一个穿山甲基因组图谱
“我们已经完成了全球第一个穿山甲的全基因组测序及其基因组图谱。”西交利物浦大学医疗与技术研究中心主任、生物科学系朱绍和博士说，“穿山甲全基因组测序在此之前一直未能实现，很大程度上是因为难以获得穿山甲的DNA样本。”
由于选择性饮食习惯及免疫力低下的问题，穿山甲很难适应人工饲养。此外，穿山甲非常容易受到偷猎者的“光顾”，这是因为在越南和中国的部分地区，穿山甲被认为是一种美味佳肴，其鳞片作为传统中医药材，千百年来被用于治疗各种疾病。
穿山甲这一物种的脆弱性和独特性，成为吸引朱绍和博士开展研究的内在动因：
“我希望能尝试帮助和保护这一濒临灭绝的物种，”他说，“同时我相信，对穿山甲基因组进行测序，有助于揭示与医药科学息息相关的有关免疫力方面的奥秘。”
朱绍和博士及其研究团队从两种极度濒危的穿山甲——中华穿山甲和马来亚穿山甲中获取DNA样本，这些样本被用于测序。其后，朱绍和博士将获取的基因组数据与美国、俄罗斯、马来西亚、葡萄牙以及北京大学、上海纽约大学的研究人员共享。
“穿山甲的基因组相当庞大——几乎接近于人类基因组的规模；因此我们组建了一支国际科研团队，共同完成数据分析的工作。”他说。
揭开鳞片背后的进化奥秘
由朱绍和博士领导的这一国际团队，尝试通过穿山甲基因组的测序及分析，更深入地了解这一濒危物种的遗传特质。他们还试图回答一个特定问题：是否有遗传证据支持“穿山甲鳞片的进化是为了保护它免受微生物感染”这一假设？
“穿山甲是唯一有鳞片护体的哺乳动物。”他介绍道，“鳞片能保护穿山甲免受掠食者的攻击，这一点看起来很明显；但是，鳞片有助于改善穿山甲的免疫反应，这一功能却不是那么明显。”
进化过程中发生的突变，可能导致某些基因变成假基因或丧失功能。研究小组证实，某些与穿山甲免疫力相关的基因就属于这种情况，包括基因干扰素ε（IFNE）。
“研究有一项重大发现：IFNE基因在我们所检测的六种穿山甲体内都呈现‘假基因化’、失去功能的状态，而这种基因在人体中能正常运作，并对皮肤和黏膜的免疫力发挥重要作用。”朱绍和博士解释道，“该基因在我们的皮肤表层，以及黏膜保护的肠道和肺部中表达，为试图进入体内的病原体设置了第一道防线。”
穿山甲的鳞片不仅可以帮助它抵御掠食动物攻击，还能保护它免受创伤和防止随后的微生物感染；从进化的角度来看，其鳞片的意义可能在一定程度上是为了抵消IFNE基因的功能缺失所导致的皮肤免疫功能下降。
从穿山甲的遗传起源理解人类进化
“经常有人会问：'为什么要研究穿山甲（食蚁兽）的基因组，而不是人类基因组？”朱绍和博士说，“通过研究穿山甲具有独特性的的遗传起源，我们可以更好地了解哺乳动物的进化，包括人类进化。”
此前，朱绍和博士曾致力于将生物信息学方面的专业知识运用于国际ENCODE（DNA元素百科全书）项目的研究，该项目通过科学研究联盟的国际合作，旨在利用不同的技术和方法识别人类基因组中的功能元件。
今年9月，苏州独墅湖科教创新区授予朱绍和博士“科教创新区高端人才集聚工程——科教杰出人才”称号，表彰其以科研为导向、以学生为中心的杰出工作。
目前，朱绍和博士及其团队正继续致力于穿山甲的基因研究，探索以穿山甲基因组作为一种理想的比较模型，从而对人类免疫力与疾病开展更为深入的研究。
（记者：习丹义 翻译：徐敏 编辑：石露芸 摄影：习丹义 其他图片来源：Shutterstock）
2018年10月12日
