半生傾注 惠及民生
——記同濟大學特聘教授、博士生導師江賜忠

本刊記者　張春壯

半生傾注 惠及民生
——記同濟大學特聘教授、博士生導師江賜忠

本刊記者張春壯

專家簡介：

江賜忠，美國衣阿華州立大學遺傳學博士，同濟大學特聘教授、博士生導師。先后獲得教育部“新世紀優(yōu)秀人才”、上海市科委“浦江計劃人才”、上海市教育發(fā)展基金會“曙光計劃人才”、上海市教委“東方學者”榮譽稱號與資助。在Nature、Genome Research、Nucleic Acids Research等著名國際學術期刊上發(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，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。”一位教授這樣評價道。

我們處在一個大數(shù)據(jù)的時代，由于高通量測序技術飛速發(fā)展，在生物醫(yī)學研究中已經(jīng)得到廣泛應用，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遺傳學博士，同濟大學特聘教授、博士生導師江賜忠就是一位致力于我國生物信息學發(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入生物信息學領域的研究。

江賜忠說他每當念及童年時光，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；觀注成群結隊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。因此小學的自然課、中學的植物學與動物學都是他最喜歡的課，他從洋蔥表皮細胞顯微鏡觀察認識了生命微觀結構，由光合作用實驗開始了解生命奧秘。帶著對生物的喜愛與生命奧秘的好奇，江賜忠考大學時第一志愿選擇了生命科學。

后來在美國讀博士學位期間，對人類健康、中醫(yī)藥、當代科學研究方法、甚至是商業(yè)等都有很深影響的國際合作項目“人類基因組計劃”正在如火如荼地進行，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)。加上計算機軟硬件的迅速發(fā)展，逐漸產(chǎn)生了一門新興的交叉學科——生物信息學。這門學科主要是結合計算機、數(shù)學、統(tǒng)計等方法，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、闡述其機制、解決相關生物醫(yī)學問題。如鑒定出某種疾病發(fā)生發(fā)展中起重要作用的基因、潛在的藥物靶點等。

江賜忠所在的衣阿華州立大學在這期間成立了生物信息學專業(yè)，“我有幸加入這個專業(yè)，接受系統(tǒng)的生物信息學學習與技能訓練。其實我一直也很喜歡計算機。通過加入生物信息學專業(yè)，正好圓了我學習計算機的夢。碰巧我的博士學位論文前半部分是做實驗獲得數(shù)據(jù)，后半部分主要就用計算機進行分析所得的數(shù)據(jù)?！彼嬖V記者。

興趣和堅持，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入專業(yè)的生物信息學分析。這樣，他無縫過渡到生物信息學與基因組學這個領域。2007年高通量測序技術開始興起，他參與到核小體、組蛋白等表觀遺傳高通量數(shù)據(jù)分析的項目中，掌握了高通量數(shù)據(jù)分析的最新技術。也正是高通量測序與染色質免疫沉淀技術的興起，表觀遺傳組學研究取得突飛猛進的發(fā)展，成為當前生物醫(yī)學研究熱點，江賜忠也成為這個領域眾多研究者的一員。

科學無國界，科學家有自己的祖國

一個國家的科研水平與實力和國家的強大息息相關。在上世紀90年代早期及之前，中國國內(nèi)的工作想在《科學》、《自然》等國際頂尖學術期刊上發(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)實驗室的工作每年都有多篇在《科學》、《自然》、《細胞》等國際頂尖學術期刊上發(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”重大科學研究計劃項目、國家自然基金委重大研究計劃與面上項目。根據(jù)中國出生缺陷防治報告，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擔。導致缺陷兒的原因很大一部分與表觀遺傳紊亂有關。而核小體作為染色體的基本結構單元，通過開放或屏蔽DNA序列來控制轉錄因子與DNA結合，從而調(diào)控基因的轉錄表達。核小體在基因組中定位的變化與染色質結構的變化是重要的表觀遺傳基因調(diào)控機制。核小體的正確定位與染色質的正確結構在胚胎發(fā)育中起著重要作用，但分子機制并不清楚。

鑒于此，江賜忠團隊聯(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隊，一起申請到“973”重大科學研究計劃項目“胚胎發(fā)育中的核小體重排與染色質重塑”。該項目結合生物信息學手段，主要從胚胎與干細胞兩個層次來研究核小體定位與染色質結構變化在胚胎發(fā)育中的作用機制，以期能夠獲得早期胚胎發(fā)育母源驅動向合子啟動轉化（MZT）這一重要過程、以及干細胞全能性維持與分化中核小體定位與染色質結構變化模式及表觀遺傳基因調(diào)控機制，為降低出生缺陷率、提高我國人口健康水平奠定基礎。

目前，項目研究已經(jīng)取得一批成果。如染色質重塑酶是影響核小體定位的重要因素之一。染色質重塑酶缺失會導致果蠅胚胎發(fā)育停滯，但其分子機制并不清楚。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譜變化。結果發(fā)現(xiàn)，Brm敲降導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富有的轉錄因子的模體（motif），因此Brm敲降可能通過影響這些轉錄因子對DNA的結合，從而調(diào)控其靶基因活性，影響胚胎正常發(fā)育。該結果已發(fā)表在Nucleic Acids Research （2014）。

讓世界關注中國

江賜忠始終認為，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)外知名學者來校訪問交流。通過這些學術交流，他們充分了解相關領域國際上的最新研究動態(tài)與現(xiàn)狀，與國際接軌。

“生物信息學是門交叉學科，既要有牢固的生物學知識，又要有很強的數(shù)理知識與編程能力。要同時掌握這些跨學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，我國目前設有本科生物信息學專業(yè)的高校并不多。幸運的是，我在的同濟大學生命學院有開設生物信息學本科專業(yè)。因此，我國很必要加強生物信息學專業(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，江賜忠建立的實驗室的科研項目都在順利實施中，獲得了相應階段性成果。“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)控機制。為生物醫(yī)學研究發(fā)展與人類健康做出貢獻?！?/p>

對科研的熱忱是江賜忠不斷奮勇向前的源源動力，對信念的堅持是江賜忠堅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……科