本刊記者　張春壯

半生傾注 惠及民生
——記同濟(jì)大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師江賜忠

本刊記者張春壯

專家簡介：

江賜忠，美國衣阿華州立大學(xué)遺傳學(xué)博士，同濟(jì)大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師。先后獲得教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”、上海市科委“浦江計(jì)劃人才”、上海市教育發(fā)展基金會“曙光計(jì)劃人才”、上海市教委“東方學(xué)者”榮譽(yù)稱號與資助。在Nature、Genome Research、Nucleic Acids Research等著名國際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表SCI收錄論文37篇，單篇論文已被引用超過400次。出版國際英文專著的一個章節(jié)。

十月，Science以“生物信息學(xué)，神秘的新職業(yè)”為題發(fā)文，“在大數(shù)據(jù)時代，這是個有趣的地方，也是令人激動的時刻?！币晃唤淌谶@樣評價道。

我們處在一個大數(shù)據(jù)的時代，由于高通量測序技術(shù)飛速發(fā)展，在生物醫(yī)學(xué)研究中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，每天都會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量如此之大，部分是由于思維方式已經(jīng)從數(shù)據(jù)的生成轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)的分析，因此就更需要有專家能夠用高效的方式去分析挖掘，讓其對科學(xué)家和臨床醫(yī)生具有意義，并最終惠及客戶和患者。

這些海量數(shù)據(jù)就象一堆沙子，生物信息學(xué)專家就好比淘金人，要從沙子中淘出金子來。美國衣阿華州立大學(xué)遺傳學(xué)博士，同濟(jì)大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師江賜忠就是一位致力于我國生物信息學(xué)發(fā)展的“淘金者”。

興趣成就夢想

人們常說，興趣是最好的老師，江賜忠正是在興趣的牽引下進(jìn)入生物信息學(xué)領(lǐng)域的研究。

江賜忠說他每當(dāng)念及童年時光，對大自然里的各種小動物都記憶猶新。夏天把抓來的螢火蟲放在紙疊的燈籠里，看它們一閃一閃地發(fā)光；觀注成群結(jié)隊(duì)的螞蟻有序地把蒼蠅一只一只地往洞里搬，從小就愛上這絢麗多彩大自然里各種可愛的小精靈。因此小學(xué)的自然課、中學(xué)的植物學(xué)與動物學(xué)都是他最喜歡的課，他從洋蔥表皮細(xì)胞顯微鏡觀察認(rèn)識了生命微觀結(jié)構(gòu)，由光合作用實(shí)驗(yàn)開始了解生命奧秘。帶著對生物的喜愛與生命奧秘的好奇，江賜忠考大學(xué)時第一志愿選擇了生命科學(xué)。

后來在美國讀博士學(xué)位期間，對人類健康、中醫(yī)藥、當(dāng)代科學(xué)研究方法、甚至是商業(yè)等都有很深影響的國際合作項(xiàng)目“人類基因組計(jì)劃”正在如火如荼地進(jìn)行，也帶動對酵母、秀麗線蟲、果蠅等其它模式生物基因組測序，產(chǎn)生大量基因組測序數(shù)據(jù)。加上計(jì)算機(jī)軟硬件的迅速發(fā)展，逐漸產(chǎn)生了一門新興的交叉學(xué)科——生物信息學(xué)。這門學(xué)科主要是結(jié)合計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)等方法，從海量數(shù)據(jù)中挖掘出規(guī)律與有用的信息，用于解釋生物現(xiàn)象、闡述其機(jī)制、解決相關(guān)生物醫(yī)學(xué)問題。如鑒定出某種疾病發(fā)生發(fā)展中起重要作用的基因、潛在的藥物靶點(diǎn)等。

江賜忠所在的衣阿華州立大學(xué)在這期間成立了生物信息學(xué)專業(yè)，“我有幸加入這個專業(yè)，接受系統(tǒng)的生物信息學(xué)學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練。其實(shí)我一直也很喜歡計(jì)算機(jī)。通過加入生物信息學(xué)專業(yè)，正好圓了我學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的夢。碰巧我的博士學(xué)位論文前半部分是做實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，后半部分主要就用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析所得的數(shù)據(jù)。”他告訴記者。

興趣和堅(jiān)持，是通向科研成功的兩顆啟明星。因此，有興趣為始，還要以毅力相伴。博士畢業(yè)后，江賜忠就開始完全轉(zhuǎn)入專業(yè)的生物信息學(xué)分析。這樣，他無縫過渡到生物信息學(xué)與基因組學(xué)這個領(lǐng)域。2007年高通量測序技術(shù)開始興起，他參與到核小體、組蛋白等表觀遺傳高通量數(shù)據(jù)分析的項(xiàng)目中，掌握了高通量數(shù)據(jù)分析的最新技術(shù)。也正是高通量測序與染色質(zhì)免疫沉淀技術(shù)的興起，表觀遺傳組學(xué)研究取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，成為當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)研究熱點(diǎn)，江賜忠也成為這個領(lǐng)域眾多研究者的一員。

科學(xué)無國界，科學(xué)家有自己的祖國

一個國家的科研水平與實(shí)力和國家的強(qiáng)大息息相關(guān)。在上世紀(jì)90年代早期及之前，中國國內(nèi)的工作想在《科學(xué)》、《自然》等國際頂尖學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表基本上是個可望不可及的追求。但是，最近十幾年，國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的工作每年都有多篇在《科學(xué)》、《自然》、《細(xì)胞》等國際頂尖學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。中國正在走向世界，他最希望的是中國的生物信息科學(xué)也能夠走在世界的最前列。

回國工作后，江賜忠主持參與了國家“973”重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然基金委重大研究計(jì)劃與面上項(xiàng)目。根據(jù)中國出生缺陷防治報(bào)告，我國出生缺陷占新生兒的約5%，每年約有100萬缺陷兒出生，給家庭和社會造成極大負(fù)擔(dān)。導(dǎo)致缺陷兒的原因很大一部分與表觀遺傳紊亂有關(guān)。而核小體作為染色體的基本結(jié)構(gòu)單元，通過開放或屏蔽DNA序列來控制轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合，從而調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。核小體在基因組中定位的變化與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化是重要的表觀遺傳基因調(diào)控機(jī)制。核小體的正確定位與染色質(zhì)的正確結(jié)構(gòu)在胚胎發(fā)育中起著重要作用，但分子機(jī)制并不清楚。

鑒于此，江賜忠團(tuán)隊(duì)聯(lián)合了國內(nèi)四家高校研究所，在生殖發(fā)育、表觀遺傳、與生物信息方面的杰出研究團(tuán)隊(duì)，一起申請到“973”重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“胚胎發(fā)育中的核小體重排與染色質(zhì)重塑”。該項(xiàng)目結(jié)合生物信息學(xué)手段，主要從胚胎與干細(xì)胞兩個層次來研究核小體定位與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化在胚胎發(fā)育中的作用機(jī)制，以期能夠獲得早期胚胎發(fā)育母源驅(qū)動向合子啟動轉(zhuǎn)化（MZT）這一重要過程、以及干細(xì)胞全能性維持與分化中核小體定位與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化模式及表觀遺傳基因調(diào)控機(jī)制，為降低出生缺陷率、提高我國人口健康水平奠定基礎(chǔ)。

目前，項(xiàng)目研究已經(jīng)取得一批成果。如染色質(zhì)重塑酶是影響核小體定位的重要因素之一。染色質(zhì)重塑酶缺失會導(dǎo)致果蠅胚胎發(fā)育停滯，但其分子機(jī)制并不清楚。在果蠅中Brahma由Brm基因編碼。為此，他們在果蠅三齡幼蟲中敲降Brm基因，以此研究核小體定位變化與全局基因表達(dá)譜變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Brm敲降導(dǎo)致整個基因組核小體占有（occupancy）變化，全局基因組上核小體密度變低。相對照，Brm敲降對核小體的位置偏移影響較小，約75%的核小體偏移少于10bp。Brm敲降對核小體定位的固定性（即相位）也有影響。核小體定位偏移、丟失與獲得、相位變化都富集在基因啟動子區(qū)。Brm敲降還導(dǎo)致了基因5'端大量區(qū)域核小體串（即3個及以上連續(xù)核小體）發(fā)生變化。

有意思的是，這些區(qū)域上的基因在發(fā)育與形態(tài)發(fā)生上有重要功能。這一定程度上解釋了Brm敲降導(dǎo)致果蠅胚胎發(fā)育停滯的原因。這些區(qū)域上富含AT富有的轉(zhuǎn)錄因子的模體（motif），因此Brm敲降可能通過影響這些轉(zhuǎn)錄因子對DNA的結(jié)合，從而調(diào)控其靶基因活性，影響胚胎正常發(fā)育。該結(jié)果已發(fā)表在Nucleic Acids Research （2014）。

讓世界關(guān)注中國

江賜忠始終認(rèn)為，一個人的力量不足為奇，只有集眾之力才能形成一股巨大的推動力量。他先后參加了2009年的The 16th Conversation for Journal of Biomolecular Structure and Dynamics，2010年的The 8th International Bioinformatics Workshop，2010年與2012年冷泉港亞洲會議Epigenetics，Chromatin & Transcription，2012年的International Workshop and Summer School on Crops等國際會議，同時他們也邀請了時為北卡羅來納州大學(xué)教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）的Jason Lieb教授等國內(nèi)外知名學(xué)者來校訪問交流。通過這些學(xué)術(shù)交流，他們充分了解相關(guān)領(lǐng)域國際上的最新研究動態(tài)與現(xiàn)狀，與國際接軌。

“生物信息學(xué)是門交叉學(xué)科，既要有牢固的生物學(xué)知識，又要有很強(qiáng)的數(shù)理知識與編程能力。要同時掌握這些跨學(xué)科知識與技能不是件容易的事情，這就造成這方面人才的匱乏。據(jù)我所知，我國目前設(shè)有本科生物信息學(xué)專業(yè)的高校并不多。幸運(yùn)的是，我在的同濟(jì)大學(xué)生命學(xué)院有開設(shè)生物信息學(xué)本科專業(yè)。因此，我國很必要加強(qiáng)生物信息學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)與儲備?！苯n忠對于人才的重視和渴望溢于言表。

目前，江賜忠建立的實(shí)驗(yàn)室的科研項(xiàng)目都在順利實(shí)施中，獲得了相應(yīng)階段性成果。“下一步將繼續(xù)深入研究在器官與胚胎發(fā)育、癌癥發(fā)生發(fā)展中核小體與組蛋白修飾為主的表觀遺傳基因調(diào)控機(jī)制。為生物醫(yī)學(xué)研究發(fā)展與人類健康做出貢獻(xiàn)?！?/p>

對科研的熱忱是江賜忠不斷奮勇向前的源源動力，對信念的堅(jiān)持是江賜忠堅(jiān)守科研陣地的精神支柱。帶著這份激情與執(zhí)著，他會在科研的路上走得更好更遠(yuǎn)……科