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【近期，CELL杂志连续发表了基因研究相关的20余篇文章，描绘了目前基因研究的进展及在医学领域的应用。不仅为我们总结了目前遗传学的前沿进展，而且指出了未来遗传学的发展方向，并着重强调了基因组学在疾病研究方面的应用】

遗传学起源于格雷戈尔·孟德尔的植物育种实验。自从“genetics遗传学”这个术语首次用于描述遗传学也已经有一个多世纪了。格雷戈尔·孟德尔的植物育种实验奠定了我们对遗传学进一步理解的基础，即减数分裂的发现和由此产生的遗传染色体理论，DNA的分离和双螺旋结构的描述，以及一个基因一个酶假说。然而，孟德尔定律的简单性掩盖了遗传学的复杂性，诸如基因多效性，异位显性和多基因性等现象。遗传学可能不是一门简单的科学，而是理解所有生物学同一性的强大基础。

虽然遗传科学是建立在对植物（豌豆）和微生物的观察基础之上，但遗传科学向内延伸从而阐明人类生物学只是时间问题。毋庸置疑，对理解自身基因组学和自身独特的、个体化的或物种水平的表型的欲望使得人类对自身遗传学和基因组学研究产生了极大的兴趣。在技术进步，实验和计算科学的推动下，人们对个人信息分享和理解个人基因组序列信息的渴望正处于一个转折点。随着基因组医学在临床中的应用不断增加，DNA在溯源方面的功能不断提高，以及数百万患者基因组数据的可用性为复杂疾病的认识提供了前所未有的见解，人类遗传学在实验室和社会中正在蓬勃发展。

在这个特刊中，我们很高兴能够通过探索基因变异与表型联系的基本原理来描绘人类未来的进展; 深入了解人类的进化历史和疾病的机制; 以及人类共同体目前面临的许多关键的社会和科学问题。我们不仅致力于向研究界传达最具创新性的人类遗传学进展，还致力于教育和激励公众与世界分享我们种族的故事。

人类基因组是一系列双链DNA片段，其序列决定细胞表型。实际上细胞和生物体表型受基因组亚型结构的影响，同时也受结合和修饰DNA的蛋白质以及动态突变机制的影响。出于这个原因，仅仅知道基因组的序列不足以理解它所携带的信息将如何表现出来。“人类基因组计划”于2003年完成，是我们寻求原始遗传信息和绘制基因组蓝图具有里程碑意义的第一步。然而，随着基因序列信息的发现，人们认识到基因特性和调控是极其复杂的，并且基因组中绝大多数基因都是非编码的，需要进行破译。

不幸的是，在从基因型到表型的跨越中，没有任何一个基因是不与外界联络的。基因的表达是可变的，受到转录因子和环境的相互作用调节。在基因组之外，无数的基因-环境相互作用使表型特征更加复杂。实际上，基因基本序列的复杂性包括多效性和与其他基因及其产物的异位作用，导致转录水平的结构复杂性以及巨大的功能复杂性。序列异质性影响到从基因型到表型道路上的每个环节。

人类基因组的复杂性不仅在于其结构的复杂，还在于对个体基因变异的理解。尽管人类以单细胞生物进化开始，但突变和表观遗传都在发育过程中发挥作用。这种个体内异质性使细胞类型和组织特异性遗传分析变得复杂，并且可能使我们对疾病的理解复杂化。

除了每个个体基因差异之外，我们肉眼能观察到的是实质性的物种水平差异；明显可观察到的表型差异暗示了可能存在大量的基因序列差异。群体内和群体之间过多的遗传变异是人类遗传学界的一个研究重点，现在可以轻松获得基因序列，大量测序工作如deCODE Iceland，UK Biobank，All of Us，SG10K以及全球许多其他测序工作旨在揭示我们的多样性。这些努力对于回答有关疾病遗传学以及我们物种历史进化问题至关重要。事实上，非欧洲人口在遗传数据库中的代表性不足导致基因组医学计划的结果出现偏差。通过适当的关注和资源整合，这种不平衡应该是可以得到纠正的，遗传数据宝库可以公平地阐明人群特异性的易感变异和疾病的病因学。因此没有比自然进化更好的科学研究了。

在基因组测序时代到来之前，人们就用经典遗传学检测技术对许多简单的单基因进行了研究; 然而，这些技术却很难确定复杂的多基因以及罕见的孟德尔遗传疾病的原因。在当前全基因组测序时代最大的困难不在于数据缺乏，而是如何对数据进行解读。因此，人类遗传学领域也出现了向数据分析计算创新和教育的巨大转变，多组学数据集的复杂整合是当代理解疾病遗传基础的关键。

　　随着测序技术和生物信息学方法的飞跃发展，一些遗传性状和疾病的特点开始变得更加突出。基因组测序目前的价格已经大众可及，是诊断罕见疾病和剖析其病因的有力工具。测序技术和功能基因组学数据集的整合阐释了在复杂多基因疾病中具有作用的基因和变体，并且采用CRISPR/Cas作为基因编辑工具研究了特定序列变化对细胞表型的影响。对于某些人群，现在可以通过疾病易感性对个体进行多基因风险分层，并且应用到疾病的诊断和预测，使基因组医学更接近现实。

目前我们对许多遗传特征和疾病的充分理解方面仍然存在障碍，并且仅处于理解环境如何影响基因组结果的初期阶段。在技术操作方面，某些人群和疾病群组可用的数据是有限的。透过数据挖掘本质是具有挑战性的，主要来自于将不同大型数据集进行整合所产生计算要求以及保护隐私的需求。尽管存在这些阻碍，但凭借我们对疾病遗传基础知识的掌握和通过基因编辑操纵人类基因组的能力，未来几十年肯定会证明遗传数据信息在科学和医学上的作用，即使它们是备受争论的。

　　对自己感到好奇是人的本性，这一事实让人类遗传学家有独特的机会向公众展示他们的科学，并进行研究。23andMe和Ancestry等消费级遗传服务迅速普及，极大地说明了人类对自身遗传信息的兴趣。这为提高公众对科学的认识以及为科研工作者提供充足资金和支持打开了一条宝贵的途径。另外，还强调了遗传咨询师，科学传播者和政策顾问等专业人员的关键作用，他们有责任确保人们真正了解他们个人的检测结果，并且能从不断增加的基因组数据中得出更普适的结论。

同样必须强调的是科学家与他们研究和服务的对象之间公开和诚实对话的重要性，特别是在群体遗传学和古老DNA研究领域。由于科学家对人类及其祖先的遗传研究，寻求人类DNA和序列的细微差别，从而产生了遗传信息数据的归属问题。在整个研究过程中，研究者和研究对象的相互尊重和沟通是科学研究顺利进行的重要保证。事实上，沟通技巧可能是现代人类遗传学没有重视的但却非常重要的技能，我们希望有抱负的科学家能够磨练这些技能，使科学知识利益最大化。

　　现在可用的海量基因数据也带来了数据隐私的问题。随着遗传学检测的普及，临床测序的使用范围日益扩大，个体通过公共知识数据库分享序列的能力也在增强，因而遗传数据隐私保护可能只是一个短暂的概念。没有相关成员进行基因分型或测序的家庭越来越少，这引起了社会对数据所有权和个人隐私保护的普遍关注。巨大的基因组数据库的可用性使得基于其亲属DNA序列来识别个体成为可能，这就是法医DNA鉴定的证据。测序和数据解读技术对我们全球社会中的个体意味着什么？随着我们数据库的更新发展，这些都是需要关注的重要问题，并且不能低估在基因研究及其临床应用中建立公众信任的重要性。

　　令人遗憾的是，在遗传学研究发现给人类带来极大兴奋的同时，也可能会带来误解、扭曲，甚至为了个人和政治利益滥用科学。例如，白人至上主义者将不同种群乳糖耐受性的遗传差异作为种族遗传优势的证据，这是滥用遗传学研究结果的最新案例。保证遗传研究结果的正当使用，是否是数据解读者的固有责任，是一个在未来几年内要回答的问题。尽管存在遗传变异，但种群个体间却有很多相似之处，用Maya Angelou的话来说就是“我的朋友只会更相似，而不是不相同”。

在探索人类基因组新奥秘过程中，我们还有很长的路要走，也很容易迷失方向。但是从植物（豌豆）研究转变成人类研究的道路已经铺好，而且我们的研究进程正在加速。几十年前，完成人类基因组计划是一个崇高的目标，但今天我们有能力去探索基因和表型的多样性。虽然前面的道路可能很长，但人类遗传学界正在建造越来越先进的“车辆”，以便将我们带到目的地。在Cell这个团体中，我们热切期待每一次的遗传学研究新发现。我们努力总结最新的研究进展，为未来遗传学发展铺平道路。加入我们，一起前行。