分子生物技术及表观遗传信息研究平台.doc

分子生物技术及表观遗传信息研究平台可行性论证报告一、我校基础医学研究现状基础医学是研究人类健康最基本的研究领域，近50年来，它是发展最快、最迅速的一个领域。1953年DNA的双螺旋结构的发现标志人类对生命认识进入一个新的时代，本世纪发展起来的重组DNA技术、基因芯片技术、“人类基因组计划”等划时代的革命性成果，不但创造了“克隆羊”等新生命形式，还为医药学领域带来像“重组干扰素”等一系列新型“人造药物”。近10年来，干细胞的发现为治疗临床重大疑难疾病，如肿瘤、心脑血管病、糖尿病等带来曙光。山西省作为我国中部科技较落后的省份，在生物医学领域和基础医学领域整体发展水平相对落后，反应在高质量研究论文（高影响力的SCI论文）的数量少，科技转化成果少，争取国家重大项目支持的能力差等方面。但即使是在这样低投入的情况下，我校在基础医学领域仍然做出了一定的成绩，发表SCI论文数量逐年攀升，申报发明专利的数量连年增加，投入产出比还比较高。但核心问题是缺少大的成果，缺少参与国际国内重要课题的研究的资本。在生物医学、基础医学的研究和发展领域，我校缺少专业性公共开放性分子生物学研究平台，各研究机构几乎都是独立、孤立地进行课题研究，没有大规模的合作研究解决某些重大研究项目和课题，这样就很难形成有较强实力的大型研究团队，很难解决一些重大医学问题，这样很难产生在国内和国际上有较大影响力的研究成果，也很难产生有竞争力的医药产品和技术。制约了我省在生物医学和基础医学领域的发展。二、该平台建设的必要性分析随着人类基因组“工作框架图”基本完成，后基因组时代的到来，国内外生命科学研究领域对表观遗传学研究愈加重视。现有研究表明：细胞在各种生理或病理状态下细胞信号的传递，细胞增殖，分化等各种生物学过程中的编程等无不与表观遗传机制有关。近年来,随着我国经济的快速发展，我省城乡居民的生活水平有了较大的改善，居民的健康行为生活模式也出现了较大的变化。然而由于恶性肿瘤导致死亡依然是我省非传染病死亡的主要原因之一。因此对恶性肿瘤发病原因，成瘤机制，侵袭过程等的机制性研究及相关基础研究就显得非常必要。对于恶性肿瘤的发生的研究结果表明，除化学、放射性等环境因素外，恶性肿瘤细胞的遗传基因及表观遗传信息也发生了改变。然而，目前对由肿瘤干细胞演化而来的恶性肿瘤细胞其表观遗传因素的变化规律尚未完全明了，因而成为国际恶性肿瘤研究的热点。该研究领域发展非常迅速，当今生命科学研究领域，几乎每一期顶级杂志都有表观遗传学研究成果。表观遗传学信息之复杂，涉及范围之广以致于有学者以“密码子”来描述其信息来源及效应。目前表观遗传的研究涉及几乎所有生命科学领域，并显示出明显的学科交叉趋势，原创性的成果越来越多地体现在学科交叉点与表观遗传机制的联系。国内生命科学界对该领域的研究也日趋重视。近年来，国家自然基金委员会连续出台资助总经费为1.5亿元的重大研究计划“细胞编程和重编程的表观遗传机制”项目指南，表明国际、国内对表观遗传学研究领域的高度重视。在山西医科大学建立分子生物技术及表观遗传信息研究平台，将会极大地促进学校在该领域的基础研究、临床疾病发病机制的研究和新型药物研发的进程，并带动相关学科的迅速发展。因此，该研究平台的建设将有效整合学校基础研究和临床研究资源，进一步提升学校科学研究的创新能力。三、建设目标整合基础医学、临床医学和药物研发的智力资源和硬件设施，构建细胞表观遗传信息研究平台，汇聚一批学术骨干，从分子水平揭示生理、病理过程，进行有关疾病的染色体代谢研究、多细胞生物体内外基因表达调控研究、蛋白质组学的研究等。依托大学分子生物学表观遗传学基础研究实验平台，利用医院的病例资源；从正常及恶性肿瘤细胞表观遗传信息的改变入手，逐步深入探讨相关酶系，蛋白体系及其它调节分子在成瘤过程中的作用。进而为通过改变表观遗传信息治疗肿瘤的思路提供理论依据.。四、建设任务（1）研究表观遗传机制与细胞编程和重编程的关系，探讨组蛋白密码子识别蛋白，组蛋白密码子间相互作用以及组蛋白密码子与相应蛋白作用后引发的后续生物学效应。（2）在多细胞生物，不同组织细胞在生理或病理状态下表观遗传信息在调控基因表达，mRNA前体编辑等过程中的作用，以及由此导致生物表现型的改变等。（3）研究组蛋白化学修饰间相互作用组蛋白修饰与mRNA前体编辑的关系。（4）细胞病理状态下表观遗传信息如何改变诸如炎症或肿瘤细胞命运及分子机制等研究。（5） 表观遗传因素异常在肿瘤干细胞形成中的作用。五、规划期内建设项目及内容（1）表达质粒的构建及表达,mRNA表达水平及不同剪接子的分析，蛋白表达水平的分析。（2）蛋白因子的检测蛋白质纯化分离。（3）蛋白或其它大分子在细胞的定位或体内定位。（4）调控靶基因的影响因素分析，如启动子在细胞内或试管内激活状态的分析;细胞外转录分析。（5）基因组范围内进行蛋白相互作用的序列分析（ChIP-seq）,基于序列测定的甲基化分析（Sequencing-Based Methylation analysis）,基因表达调控分析（gene regulation analysis）等。通过以上研究，确定组蛋白化学修饰有关的蛋白在表观遗传信息传递过程中的作用以及对细胞内相关生物学效应的调控及影响，了解在多细胞生物中不同组织或病理状态下表观遗传信息的改变及对mRNA前体编辑的影响；探索在基因组范围内分析病理状态下表观遗传信息对相关基因调控及对mRNA前体编辑调控。明确肿瘤细胞中通过何种机制导致表观遗传信息异常；表观遗传信息的错误如何导致干细胞向肿瘤干细胞分化；组蛋白乙酰化酶/脱乙酰基酶,甲基转移酶/脱甲基化酶及表观遗传信号开关转换(Epigenetic Switching)在细胞成瘤过程