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详细剖析与精神疾病相关的“基因数”成为现实

自闭症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder，ASD）是一种先天精神疾患，一般表现为缺乏与他人的交流、语言和表情表达困难、行为重复刻板等等。研究发现，部分自闭症患者的父亲或母亲也有同样的倾向，但是大多数患者的父母并没有这种倾向。此外，精神分裂症也是一种常见的精神病，患者会出现幻觉和妄想，对外界事物不感兴趣等症状。研究表明，相当一部分患者的家族中并没有同样的症状。现在，研究人员借助于个人基因组测序进一步加深了对上述疾患的认识。

研究发现，基因组上因人而异的特定基因数，即拷贝数变异※（CNV：Copy Number Variation）是患病的主要因素。在形成精子和卵子时，基因数可能会发生变化（参照右下图)，因此，孩子所带有的特定基因数有时会比父母多，有时会比父母少。

与碱基的“一字之差”概率相比，孩子出现CNV的概率要高出100～1万倍。可以说，人类的多样性在很大程度上取决于CNV。

研究表明，CNV也能增大一些疾病的发病率。科学家发现，自闭症谱系障碍患者的16号染色体的部分区域中，增加了多个基因。另外，如果22号染色体上与大脑发育密切相关的多个基因减少的话，除了会导致心脏先天畸形之外，患精神分裂症的风险也较大。基因数增多或减少的话，就会导致某些神经发育迟滞，从而增大患病风险。

一种CNV会影响多种精神疾患

在以前，详细分析CNV是一件异常困难的事情。随着新一代基因测序仪（基因组检测装置）的面世，CNV分析不再只是一个奢望。研究表明，一种CNV能增大多种精神疾患的发病率。研究的目标是弄清楚患病机制，并根据症状改进现有的诊断方案，找到适合每位患者特性的最佳治疗方法。

此外，在出生前检测胎儿是否有CNV也已成为现实。通过提取羊水中的胎儿染色体，或者从人工授精的初期受精卵（胚胎）中提取一部分细胞就可以在产前或着床前检测基因组。但是，基因组检测涉及到“生命的选择”以及“否定人类多样性”等问题，所以会令人担心，并受到一些伦理方面的质疑。

隐藏在人体内的微生物基因组能治疗生活习惯病!?

不久的将来，也许我们可以用微生物药物进行个性化健康管理。正常菌群（normal bacteria flora）是指生活在健康人体的肠道、口腔及皮肤中的微生物，它们的数量超过人体细胞数的10倍，高达1000万亿个。

近年来，越来越多的研究表明，正常菌群与人体健康密切相关。例如，偏食等生活习惯会导致肥胖或疾病，这是因为肠道细菌的组成发生了变化。此外，唾液菌群看上去与部分肺炎或发炎性肠道疾病毫不相关，但其实它们之间有着密切的关系。

“潜藏”在肠道内的数量庞大的基因组

图片左侧标出了人体正常菌群的代表性分布部位。肠道细菌尤其丰富，种类达1000多种，总数量高达几百万亿个。图片右侧为用宏基因组分析手段完整地检测肠道细菌DNA（环状物）的模拟图。

全部换成“能帮你减肥的肠道细菌”？

研究人员通过分析宏基因组（Metagenome），逐渐弄清楚了正常菌群对维持人体健康意义重大。宏基因组分析是指把存在于粪便、唾液或海水中的各种微生物作为一个整体，对其基因组总和进行分析的研究手段（Meta是“超越”的意思）。借助于这种方法，即便无法分离各类细菌，也可以同时分析各种细菌的基因组。例如，研究人员用宏基因组分析了人体肠道细菌，并把所发现的基因信息量汇总到一起后发现，其数量竟然是人类的20～30倍，数量之多令人吃惊。

可以利用宏基因组来管理人类健康。美国学者对比了过度肥胖人群与健康人群的肠道细菌宏基因组后发现，在肥胖人群的肠道细菌中，负责消耗和吸收植物性碳水化合物的基因数量较多。因此，即使与正常人的饭量相同，肥胖人士也能从食物中获取更多的能量。有专家乐观估计，要是能研制出与健康的瘦人的肠道细菌组成相似的微生物药物，并把胖人的肠道细菌全部替换掉的话，也许胖人就能轻松地瘦下来了。

现在，宏基因组分析所需的时间依然较长，分析10个人的样本就要花费1周时间。但是，如果能确定与各种病情及健康状态有关的菌种的话，就能做简易检测，在30分钟内拿到分析结果。

（本文发表于《科学世界》2013年第8期）