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组学技术:解锁生命奥秘的“万能钥匙”

2025年6月26日 16:08  CCTIME飞象网  

生命科学是近年来发展迅速的领域,而组学技术是生命科学的一个非常重要的方面。组学技术(Omics Technologies)是一种系统化的方法,用于研究生物系统中各组分(如基因、蛋白质、代谢物)的整体特性和相互作用,以及它们在生物过程和疾病中的功能。这就像一串串能打开生命之门的 “万能钥匙”,为我们深入理解生命现象提供了前所未有的视角和可能性。

说得通俗一点,组学就像是对生物体内各种各样的 “零部件”进行大规模、系统性研究的大工程。主要包括基因组学(Genomics),转录组学(transcriptomics),蛋白质组学(Proteomics)和代谢组学(Metabolomics)等。

基因组学是研究生物体内所有基因的科学,主要关注基因组序列、基因结构和基因调控,这些基因就像是生命“说明书”,记录着生物如何生长、发育、繁殖等各种信息。转录组是指研究生物体所有转录RNA的科学,RNA是从DNA上的基因复制下来的,是生物体中基因表达的主要媒介。蛋白质组学着重研究由信使RNA翻译而来的蛋白质,蛋白质可是生命活动的主要“执行者”,没有它们,生物体的各种功能就无法实现。代谢组学聚焦于生物体内各种小分子代谢物,这些代谢物就像是生命活动的“燃料”和“产物”,维持着生物体的正常运转。这些组学技术的协同合作,从不同层面为我们拼凑出一幅完整的生命活动全景图。

组学技术是生命科学研究的前沿领域,具有极其重要的价值

首先,它在医学领域发挥着不可替代的巨大作用。在疾病诊断方面,传统的诊断方法往往只能根据一些表面的症状或者有限的检查指标来判断,可能会存在误差或者难以早期发现疾病的情况。但组学技术能够对患者的基因组、转录组、蛋白质组等信息进行全面分析,从而实现对疾病的精准诊断。例如,在癌症诊断中,通过对肿瘤组织的基因组测序,可以找出隐藏在基因序列里的致病突变,这些突变不仅可以作为癌症的诊断标志物,还能够预测肿瘤的恶性程度、转移风险和预后情况,为医生制定个性化的治疗方案提供依据。

在疾病治疗上,以肿瘤治疗为例,不同患者的基因背景、生理状态和疾病进展存在差异,每个患者体内的肿瘤细胞可能都有不同的特点,这就使得传统的“一刀切”式治疗方案很难取得理想效果。借助组学技术,医生可以根据患者的基因检测结果,使用针对特定基因突变的靶向药物,可以精准地杀死肿瘤细胞,而不对正常细胞造成太大损害,实现精准治疗。

在药物研发方面,分析疾病的基因组、转录组、蛋白质组等数据,可以找到与疾病发生发展密切相关的基因、蛋白质或代谢途径,这些分子可以作为潜在的药物靶点。例如,在阿尔茨海默病的研究中,科学家通过组学技术发现了一些与该疾病相关的蛋白质和代谢产物,为开发新的治疗阿尔茨海默病的药物提供了可能的靶点。同时,研究人员可以通过组学技术,在药物研发早期阶段快速筛选出具有潜在活性的化合物,预测药物的作用机制和疗效,以及评估药物的毒性和副作用,加速药物研发进程,提高成功率。

在农业领域,对于农作物的培育,过往更多是依靠经验以及长时间的杂交筛选,过程漫长且充满不确定性,组学技术的应用改变了一切。通过基因组学研究,可以挖掘出农作物中控制优良性状的关键基因,比如抗病虫害的基因、高产的基因等。然后培育出更抗病虫害、产量更高、品质更好的农作物品种。转录组学和蛋白质组学则可以进一步了解农作物在生长发育过程中的基因表达和蛋白质合成情况,帮助科学家精准调控农作物的生长周期,让它能在最适合的时间茁壮成长,为粮食安全等诸多农业问题提供了强大的科技支撑。

在环境科学领域微生物组学在生态系统的研究中扮演着重要角色。土壤、水体等环境中存在着海量的微生物,它们对生态系统的平衡起着关键作用。通过微生物组学技术,科学家们可以全面了解这些微生物的种类、数量以及它们的功能,从而判断生态环境是否健康。就像给生态环境做了一个全面的 “体检”,一旦发现某些微生物群落出现异常,就可以及时采取措施修复生态环境,防止污染进一步恶化。

组学技术仍在不断进步和拓展应用范围,并加速与市场应用的深度融合。嘉必优于 2025 年拟以 8.31 亿元收购欧易生物 63.21% 的股权。欧易生物是国内多组学技术领域的佼佼者,其核心技术覆盖单细胞组学、时空组学、基因组学、蛋白质组学、代谢组学等高壁垒领域,打造了 “创新多组学” 的优质品牌。如果收购成功,将会是下游生物制造公司收购上游技术赋能型公司,实现强链补链的典型案例。嘉必优有望借助欧易生物的多组学分析技术与大数据分析技术,实现底层菌株优选、生产工艺优化、功能新品优研。

未来,随着测序技术等关键技术的飞速发展,组学研究成本将越来越低、速度越来越快、精度越来越高,从而挖掘出更多有价值的信息。同时,随着复杂的技术转化为消费者可感知的价值,将实现组学技术从“实验室工具”到“商业引擎”的角色转变,为各行业的发展注入强大动力,重塑行业格局。

编 辑:T01
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