半生倾注 惠及民生——记同济大学特聘教授、博士生导师江赐忠

本刊记者　张春壮

半生倾注 惠及民生
——记同济大学特聘教授、博士生导师江赐忠

本刊记者张春壮

专家简介：

江赐忠，美国衣阿华州立大学遗传学博士，同济大学特聘教授、博士生导师。先后获得教育部“新世纪优秀人才”、上海市科委“浦江计划人才”、上海市教育发展基金会“曙光计划人才”、上海市教委“东方学者”荣誉称号与资助。在Nature、Genome Research、Nucleic Acids Research等著名国际学术期刊上发表SCI收录论文37篇，单篇论文已被引用超过400次。出版国际英文专著的一个章节。

十月，Science以“生物信息学，神秘的新职业”为题发文，“在大数据时代，这是个有趣的地方，也是令人激动的时刻。”一位教授这样评价道。

我们处在一个大数据的时代，由于高通量测序技术飞速发展，在生物医学研究中已经得到广泛应用，每天都会产生海量数据。数据量如此之大，部分是由于思维方式已经从数据的生成转变为数据的分析，因此就更需要有专家能够用高效的方式去分析挖掘，让其对科学家和临床医生具有意义，并最终惠及客户和患者。

这些海量数据就象一堆沙子，生物信息学专家就好比淘金人，要从沙子中淘出金子来。美国衣阿华州立大学遗传学博士，同济大学特聘教授、博士生导师江赐忠就是一位致力于我国生物信息学发展的“淘金者”。

兴趣成就梦想

人们常说，兴趣是最好的老师，江赐忠正是在兴趣的牵引下进入生物信息学领域的研究。

江赐忠说他每当念及童年时光，对大自然里的各种小动物都记忆犹新。夏天把抓来的萤火虫放在纸叠的灯笼里，看它们一闪一闪地发光；观注成群结队的蚂蚁有序地把苍蝇一只一只地往洞里搬，从小就爱上这绚丽多彩大自然里各种可爱的小精灵。因此小学的自然课、中学的植物学与动物学都是他最喜欢的课，他从洋葱表皮细胞显微镜观察认识了生命微观结构，由光合作用实验开始了解生命奥秘。带着对生物的喜爱与生命奥秘的好奇，江赐忠考大学时第一志愿选择了生命科学。

后来在美国读博士学位期间，对人类健康、中医药、当代科学研究方法、甚至是商业等都有很深影响的国际合作项目“人类基因组计划”正在如火如荼地进行，也带动对酵母、秀丽线虫、果蝇等其它模式生物基因组测序，产生大量基因组测序数据。加上计算机软硬件的迅速发展，逐渐产生了一门新兴的交叉学科——生物信息学。这门学科主要是结合计算机、数学、统计等方法，从海量数据中挖掘出规律与有用的信息，用于解释生物现象、阐述其机制、解决相关生物医学问题。如鉴定出某种疾病发生发展中起重要作用的基因、潜在的药物靶点等。

江赐忠所在的衣阿华州立大学在这期间成立了生物信息学专业，“我有幸加入这个专业，接受系统的生物信息学学习与技能训练。其实我一直也很喜欢计算机。通过加入生物信息学专业，正好圆了我学习计算机的梦。碰巧我的博士学位论文前半部分是做实验获得数据，后半部分主要就用计算机进行分析所得的数据。”他告诉记者。

兴趣和坚持，是通向科研成功的两颗启明星。因此，有兴趣为始，还要以毅力相伴。博士毕业后，江赐忠就开始完全转入专业的生物信息学分析。这样，他无缝过渡到生物信息学与基因组学这个领域。2007年高通量测序技术开始兴起，他参与到核小体、组蛋白等表观遗传高通量数据分析的项目中，掌握了高通量数据分析的最新技术。也正是高通量测序与染色质免疫沉淀技术的兴起，表观遗传组学研究取得突飞猛进的发展，成为当前生物医学研究热点，江赐忠也成为这个领域众多研究者的一员。

科学无国界，科学家有自己的祖国

一个国家的科研水平与实力和国家的强大息息相关。在上世纪90年代早期及之前，中国国内的工作想在《科学》、《自然》等国际顶尖学术期刊上发表基本上是个可望不可及的追求。但是，最近十几年，国内实验室的工作每年都有多篇在《科学》、《自然》、《细胞》等国际顶尖学术期刊上发表。中国正在走向世界，他最希望的是中国的生物信息科学也能够走在世界的最前列。

回国工作后，江赐忠主持参与了国家“973”重大科学研究计划项目、国家自然基金委重大研究计划与面上项目。根据中国出生缺陷防治报告，我国出生缺陷占新生儿的约5%，每年约有100万缺陷儿出生，给家庭和社会造成极大负担。导致缺陷儿的原因很大一部分与表观遗传紊乱有关。而核小体作为染色体的基本结构单元，通过开放或屏蔽DNA序列来控制转录因子与DNA结合，从而调控基因的转录表达。核小体在基因组中定位的变化与染色质结构的变化是重要的表观遗传基因调控机制。核小体的正确定位与染色质的正确结构在胚胎发育中起着重要作用，但分子机制并不清楚。

鉴于此，江赐忠团队联合了国内四家高校研究所，在生殖发育、表观遗传、与生物信息方面的杰出研究团队，一起申请到“973”重大科学研究计划项目“胚胎发育中的核小体重排与染色质重塑”。该项目结合生物信息学手段，主要从胚胎与干细胞两个层次来研究核小体定位与染色质结构变化在胚胎发育中的作用机制，以期能够获得早期胚胎发育母源驱动向合子启动转化（MZT）这一重要过程、以及干细胞全能性维持与分化中核小体定位与染色质结构变化模式及表观遗传基因调控机制，为降低出生缺陷率、提高我国人口健康水平奠定基础。

目前，项目研究已经取得一批成果。如染色质重塑酶是影响核小体定位的重要因素之一。染色质重塑酶缺失会导致果蝇胚胎发育停滞，但其分子机制并不清楚。在果蝇中Brahma由Brm基因编码。为此，他们在果蝇三龄幼虫中敲降Brm基因，以此研究核小体定位变化与全局基因表达谱变化。结果发现，Brm敲降导致整个基因组核小体占有（occupancy）变化，全局基因组上核小体密度变低。相对照，Brm敲降对核小体的位置偏移影响较小，约75%的核小体偏移少于10bp。Brm敲降对核小体定位的固定性（即相位）也有影响。核小体定位偏移、丢失与获得、相位变化都富集在基因启动子区。Brm敲降还导致了基因5'端大量区域核小体串（即3个及以上连续核小体）发生变化。

有意思的是，这些区域上的基因在发育与形态发生上有重要功能。这一定程度上解释了Brm敲降导致果蝇胚胎发育停滞的原因。这些区域上富含AT富有的转录因子的模体（motif），因此Brm敲降可能通过影响这些转录因子对DNA的结合，从而调控其靶基因活性，影响胚胎正常发育。该结果已发表在Nucleic Acids Research （2014）。

让世界关注中国

江赐忠始终认为，一个人的力量不足为奇，只有集众之力才能形成一股巨大的推动力量。他先后参加了2009年的The 16th Conversation for Journal of Biomolecular Structure and Dynamics，2010年的The 8th International Bioinformatics Workshop，2010年与2012年冷泉港亚洲会议Epigenetics，Chromatin & Transcription，2012年的International Workshop and Summer School on Crops等国际会议，同时他们也邀请了时为北卡罗来纳州大学教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）的Jason Lieb教授等国内外知名学者来校访问交流。通过这些学术交流，他们充分了解相关领域国际上的最新研究动态与现状，与国际接轨。

“生物信息学是门交叉学科，既要有牢固的生物学知识，又要有很强的数理知识与编程能力。要同时掌握这些跨学科知识与技能不是件容易的事情，这就造成这方面人才的匮乏。据我所知，我国目前设有本科生物信息学专业的高校并不多。幸运的是，我在的同济大学生命学院有开设生物信息学本科专业。因此，我国很必要加强生物信息学专业人才的培养与储备。”江赐忠对于人才的重视和渴望溢于言表。

目前，江赐忠建立的实验室的科研项目都在顺利实施中，获得了相应阶段性成果。“下一步将继续深入研究在器官与胚胎发育、癌症发生发展中核小体与组蛋白修饰为主的表观遗传基因调控机制。为生物医学研究发展与人类健康做出贡献。”

对科研的热忱是江赐忠不断奋勇向前的源源动力，对信念的坚持是江赐忠坚守科研阵地的精神支柱。带着这份激情与执著，他会在科研的路上走得更好更远……科