专家面对面

Stephen Kwok-Wing Tsui教授:基于病原体基因组的研究

Published at: 2014年第1卷第14期

Grace Li 1
1 Editorial office, Journal of Thoracic Disease, Guangzhou 510120, China
关键词:

2013年4月12日,由呼吸疾病国家重点实验室主办、《胸部疾病杂志》协办的抗击非典十周年研讨会在中国广州顺利开幕。会上Stephen Kwok-Wing Tsui教授(图1,生物医学院教授)就“新一代测序方法揭示甲型H1N1病毒感染对潜在的呼吸道病原体的调节”一题做了精彩的研究报告。Tsui教授提到“为了更好的应对流感大流行,病毒的演化趋势也是我们需要领域。随着对病毒基因组进化的进一步了解,我们有可能预测其基因突变,进而预测其毒力改变及耐药情况。”

图1 Stephen Kwok-Wing Tsui.教授。

Stephen Kwok-Wing Tsui教授同时担任基因组学及生物信息学学科主任,香港中文大学──华大基因跨组学创新研究院副院长,微生物基因组学和蛋白质组学中心主任,以及香港中文大学生物信息学中心主任。他的研究领域包括病原菌的耐药情况、HIV和HBV的分子病毒学、人类癌症的基因调控及生物信息学。

在这篇采访报道中,Stephen Kwok-Wing Tsui教授将会跟我们分享他抗击SARS及其他传染性呼吸道疾病的经验。

JTD:近年来,流感大流行往往先侵犯呼吸道,您认为主要原因是什么?你认为改如何有效地防治呼吸道病毒感染?

Tsui教授:这是由病毒的传播速度造成的。呼吸道感染可通过咳嗽或面对面交流而轻易地传染其他个体。这明显不同于其他血液传播性疾病(例如艾滋病/获得性免疫缺陷综合征)或性传播疾病。虽说要要改变某些人的行为习惯是不容易的,但当个体发生呼吸道感染时,鼓励他们戴口罩似乎是最合理有效的方法。

JTD:从呼吸道病原体研究的角度,您会怎么解读有关SARS及流感病毒研究最新进展?相关研究的挑战及机遇在分别是什么?

Tsui教授:从我的经验来看,由于SARS冠状病毒及流感病毒的基因组易于突变,所以药物疗效及疫苗作用都是有限且短暂的。也正因为如此,我们要做好这些病毒之间的永远斗争下去的准备。为了更好的应对流感大流行,病毒的演化趋势是我们需要关注的一个领域。随着对病毒基因组进化的进一步了解,我们有可能预测其基因突变,进而预测其毒力改变及耐药情况。目前这两种病原体的基因组序列的迅速积累,为我们开展这些病毒分子的进化研究提供了有利条件。

JTD您能简单介绍一下对引起继发性感染的细菌组成研究有什么临床意义吗?

Tsui教授:得益于人类微生物组计划,越来越多的科学家认识到,人类身体内部微生物之间复杂的相互作用在机体健康和疾病中起重要作用。例如,我最近发表的其中一篇文章提到猪流感病毒可以调节呼吸道微生物群,导致能进入下呼吸道的菌种增多。这有可能显著增加细菌性肺炎的发病率。除了流感,我也在研究人类免疫缺陷病毒(HIV)及获得性免疫缺陷综合症(AIDS)。研究者们发现,(艾滋病患者)T淋巴细胞的耗减并不是由HIV直接导致。最近有新假说认为细菌侵入血流而触发免疫活化,最终导致T淋巴细胞耗减。实际上,微生物调节已经成为科学界中热点话题。

JTD:高通量测序技术如何改进病原微生物基因序列分析?

Tsui教授:在20年前我还是个研究生的时候就从事DNA序列测定,那时候我一个星期只能测序1000个左右碱基对。然而,使用Illumina公司的HiSeq 2000,现在一个星期可以测序500×108个碱基对,高通量测序使得测序速度快了500×106倍!所以,在高通量测序技术出现之前,我们只能进行单个基因的研究,一瞥奇妙的生物世界。而现在,我们可以看到周围所有物种的基因组。高通量测序的另一个重要特性是无需引物。众所周知,数年前,如果我们想要测序一个基因,必须先设计一对特异性引物,利用聚合酶链反应(PCR)扩增基因,引物的必要性无可避免的限制了研究范围。而现在我们可以用基因组扩张试剂盒(通过高通量测序技术)来扩增手头上的DNA。这意味着我们可以对任意样本提取的任意DNA片段进行测序。这种高通量测序的特性已使大量该革命性技术的创新应用成为可能。

JTD:考虑SARS冠状病毒有着RNA病毒基因容易重组及变异的特性,您认为SARS有可能卷土重来吗?现有的疾病预防措施及药物能够阻止SARS再次爆发吗?

Tsui教授:与其他导致呼吸道感染的病毒相比,SARS冠状病毒的毒性和传染性相对较小。在2003年SARS爆发期间,我们逐步累积了处理疫情经验,我认为现有的疾病预防措施及药物足以阻止SARS再次爆发。控制SARS爆发规模大小的最关键因素在于医学专家的警惕程度。若缺乏警惕,则爆发前的最初病人数量可扩增到我们现有方法无法控制的程度。

JTD:面对H7N9,我们能从SARS的后续研究借鉴哪些经验?

Tsui教授:我的专长是基因组测序。根据H7N9基因组测序的结果,我们现在可以知道病毒是否能够在人体中有效繁殖。这对于在正确的时间和正确的地点采取恰当的公共卫生措施非常关键。

JTD:从H1N1H7N9,这些病毒家族成员不停变异。这种变异的发生是一种体现适者生存的现象吗?如果是的话,是否意味着H7N9H5N1更具有对宿主侵袭力?如果不是,那又是什么促使病毒变异的发生呢?

Tsui教授:是的,这是基因组进化的一种常见现象。或许H7N9对人体的适应性不是很好,但其毒力应该是很大的,因为机体免疫系统对它不熟悉,当其造成感染时,机体会产生更加强烈的免疫反应尝试清除这些病毒,而与此同时对肺脏也造成严重损伤。

JTD:回过头来看,您觉得在您研究道路上让您印象最深刻的事情是什么(如遇到的挑战、挫折以及取得的成功)?

Tsui教授:2003年,我们团队在研究SARS冠状病毒基因组,那时候我们就像在黑暗中战斗,因为当时科学家们没有为病原体基因组测序的标准方法。此外,当时我们没有3级生物安全防护柜,故一直处于被感染危险当中。然而,值得感激的是我们团队所有成员都非常投入及坚定,也正因为如此,我们在半个月之内就成功破解了SARS冠状病毒的基因组序列,基于我们的研究,我们大学(香港中文大学)设计出快速诊断SARS的方法。随后,SARS爆发及大流行时,其它团队进行研究的时候,快速基因组测序与快速实时PCR检测的结合已成为标准方法。作为一名生物医学领域的科学家,我对自己能够为世界作出一些实在的贡献感到非常荣幸。我对SARS的研究经历已激起我对病原体基因组学的研究兴趣,在未来几年,我会继续做这方面的研究工作。

致谢

声明:作者宣称没有利益冲突。

(翻译:李文丰)

Cite this article as: Li G. Professor Stephen Kwok-Wing Tsui: targeting pathogen genomes. J Thorac Dis 2013;5(S2):S160-S162. doi: 10.3978/j.issn.2072-1439.2013.05.27

comments powered by Disqus

附件