由王棟、鄧赟、許俊泉等科研人員組成的團(tuán)隊(duì)在《自然·方法》（Nature Methods）期刊上發(fā)表了一項(xiàng)突破性研究成果。該團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)了一項(xiàng)名為HiMAP-seq（High-throughput Multiplexed Analysis of Perturbations coupled with sequencing）的新技術(shù)，并基于此構(gòu)建了規(guī)模高達(dá)三億量級(jí)的原創(chuàng)性藥物-基因表達(dá)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)——CIGS（Chemical-Induced Gene Expression Signature database）。這一系列工作標(biāo)志著在功能基因組學(xué)與藥物研發(fā)交叉領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，為系統(tǒng)理解藥物作用機(jī)制、加速新藥發(fā)現(xiàn)提供了全新的強(qiáng)大工具。

HiMAP-seq：高通量并行擾動(dòng)分析的新利器

HiMAP-seq技術(shù)的核心創(chuàng)新在于其高通量、多維度并行分析能力。傳統(tǒng)方法往往難以同時(shí)、系統(tǒng)地評(píng)估成百上千種化學(xué)分子（如候選藥物）對(duì)細(xì)胞全基因組表達(dá)譜的影響，過程耗時(shí)耗力且成本高昂。HiMAP-seq通過巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與高效的測(cè)序策略，實(shí)現(xiàn)了在單次實(shí)驗(yàn)中同時(shí)對(duì)大量化學(xué)擾動(dòng)條件進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)。該技術(shù)不僅大幅提升了篩選通量，還保證了數(shù)據(jù)的可比性與高質(zhì)量，能夠精準(zhǔn)捕捉藥物處理下細(xì)微而關(guān)鍵的基因表達(dá)變化，為繪制精細(xì)的藥物作用圖譜奠定了基礎(chǔ)。

CIGS數(shù)據(jù)庫(kù)：三億量級(jí)藥物-基因關(guān)系的數(shù)據(jù)寶庫(kù)

運(yùn)用HiMAP-seq這一強(qiáng)大工具，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)海量的小分子化合物庫(kù)進(jìn)行了系統(tǒng)性篩選與分析，并將結(jié)果整合構(gòu)建成CIGS數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)目前包含了約三億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，詳盡記錄了不同化學(xué)物質(zhì)在多種細(xì)胞模型中對(duì)全基因組表達(dá)的影響特征（即基因表達(dá)特征譜）。其數(shù)據(jù)規(guī)模與質(zhì)量在同類資源中位居前列，是一個(gè)真正原創(chuàng)且極具價(jià)值的公共資源。

CIGS數(shù)據(jù)庫(kù)的建立具有多重重要意義：

1. 機(jī)制解析：研究人員可以通過查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，快速了解特定藥物可能影響的信號(hào)通路和生物過程，從而深入揭示其作用機(jī)制和潛在副作用。
2. 藥物重定位：通過比對(duì)不同藥物的基因表達(dá)特征譜，可以發(fā)現(xiàn)已知藥物新的治療用途，即“老藥新用”，大大縮短研發(fā)周期。
3. 新藥發(fā)現(xiàn)：數(shù)據(jù)庫(kù)可以為基于人工智能的藥物設(shè)計(jì)與虛擬篩選提供海量、高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，助力發(fā)現(xiàn)具有理想表達(dá)譜特征的全新候選藥物。
4. 毒性預(yù)測(cè)：特定的基因表達(dá)特征可能與細(xì)胞毒性相關(guān)，該數(shù)據(jù)庫(kù)可用于早期評(píng)估化合物的安全性風(fēng)險(xiǎn)。

推動(dòng)生物技術(shù)研究與開發(fā)

王棟、鄧赟、許俊泉團(tuán)隊(duì)此項(xiàng)工作的影響力深遠(yuǎn)。HiMAP-seq作為一種通用型平臺(tái)技術(shù)，其應(yīng)用范圍可遠(yuǎn)超藥物篩選，擴(kuò)展至功能基因組學(xué)、合成生物學(xué)、疾病模型構(gòu)建等多個(gè)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。而CIGS數(shù)據(jù)庫(kù)作為其直接產(chǎn)出，已向全球?qū)W術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界開源，必將成為驅(qū)動(dòng)下一代藥物研發(fā)和生命科學(xué)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施之一。

這項(xiàng)研究不僅展示了一項(xiàng)尖端實(shí)驗(yàn)技術(shù)的誕生，更通過構(gòu)建大規(guī)模、系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)資源，將計(jì)算與實(shí)驗(yàn)生物學(xué)緊密聯(lián)結(jié)，為理解生命復(fù)雜系統(tǒng)、解決生物醫(yī)學(xué)重大挑戰(zhàn)提供了全新的范式，顯著推動(dòng)了生物技術(shù)的研究與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)進(jìn)程。