一、成立情況
為適應人類基因組特別是重大疾病基因組研究發展需求，研究所于2010年醞釀形成“重大疾病基因組和個體化醫療”所級重點實驗室。實驗室從基因組變異，特別是腫瘤基因組的突變譜系研究入手，結合高通量基因組序列和數據分析，推動開展從基因組到表觀組學的系統研究，為實現個體化醫療奠定基礎。
隨著基因組技術發展和臨床研究要求，特別是高通量測序的廣泛使用，個體化醫療（醫學）的概念已經演化為基于組學數據和多層次知識網絡的“精準醫學”。實驗室進一步將基因組變異與表觀遺傳修飾的研究相結合，發展為瞄準精準醫學的研究團隊。“中國科學院精準基因組醫學重點實驗室”通過院評審，于2014年8月21日獲準正式成立。
二、定位
針對我院人口健康和普惠健康體系建設的重大科研方向，立足腫瘤基因組和重大疾病的基因組學研究，以腫瘤細胞突變的群體基因組學創新研究思路為主要切入點，發揮在表觀基因組學方面的研究優勢，創新基因組分析技術和高通量基因組數據計算方法，在腫瘤等重大疾病基因組相關的重大科學問題研究中不斷取得創新突破。
三、研究方向
1.腫瘤異質性及檢測治療新方法
在前期用群體遺傳和進化理論進行腫瘤突變分析獲得癌癥突變譜系特征和方法學的多種突破的基礎上，探討腫瘤的體細胞突變規律和對于腫瘤基因表達的影響，發掘新的腫瘤檢測與干預措施。學術帶頭人王前飛。
2.發育、衰老和疾病的基因組與表觀基因組特征
在前期DNA甲基化、RNA甲基化、非編碼RNA及組蛋白修飾的表觀基因組、表觀轉錄組和表觀蛋白組的系統研究基礎上，開展縱深的疾病表觀組學研究，發現疾病的表觀組學標記物，研發相應表觀組學技術和疾病的體液無創檢測。學術帶頭人楊運桂。
3.大數據解析運算和精準醫學范式建立
依托所、院軟硬件優勢，針對前瞻性隊列和臨床樣本的基因組和表型數據進行大規模解析和多層次數據整合，建立基因組健康檔案和開展多方面健康相關預警研究，形成整合已有知識和研究成果的精準醫學知識庫，通過院地合作建立精準醫學基地和推廣研究范式。學術帶頭人曾長青、陳華。
4.復雜生理性狀功能注釋與個體化特征模式
人類基因組學研究的終極目標就是在精準注釋所有人群的基因和基因組水平因子在各種生理和病理性狀中的基礎上，達到對于個體的健康維護和對于疾病的預測、預警和準確干預。團隊將繼續和整合前期在這一方向的優勢項目，針對基因組穩定性變化對于腫瘤發生和耐藥性產生的作用機制、低氧適應相關基因及其多態性在高原適應和腫瘤微環境中的功能作用、人體形態和生理性狀的基因組基礎等進行深入功能注釋研究，獲得其個體化的特征和模式。學術帶頭人郭彩霞、劉凡。
四、機構組成
實驗室實行研究所領導、學術委員會指導下的主任責任制：
實驗室主任：曾長青研究員
實驗室副主任：楊運桂研究員 王前飛研究員
學術委員會：
主任：沈巖院士，中國醫學科學院基礎醫學研究所
副主任：曾益新院士，中國醫學科學院北京協和醫學院
委員：（按姓氏拼音排序）
陳潤生院士，中國科學院生物物理研究所
季加孚教授，北京大學臨床腫瘤學院
李林院士，中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所
林東昕院士，中國醫學科學院腫瘤醫院
時玉舫研究員，中國科學院上海生命科學研究院/上海交通大學醫學院健康科學研究所
王前飛研究員，中國科學院北京基因組研究所
王小寧教授，中國人民解放軍總醫院
吳虹教授，北京大學
徐國良院士，中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所
徐濤研究員，中國科學院生物物理研究所
楊運桂研究員，中國科學院北京基因組研究所
曾長青研究員，中國科學院北京基因組研究所
張學敏院士，軍事醫學科學院
周琪院士，中國科學院動物研究所
五、年度主要科研進展
1.腫瘤治療及檢測新方法
與蘇州大學附屬兒童醫院血液科合作，首次在兒童急性髓系白血病中使用十分之一化療劑量聯合細胞因子的低劑量化療并取得良好療效，并通過精準基因組醫學研究技術及策略，證實低劑量化療新方案能夠有效清除腫瘤突變（即腫瘤細胞）（Natl Sci Rev，2019）。在衛健委支持下啟動低劑量化療大規模隨機對照多中心臨床試驗（包括全國十二家三級醫院與北京基因組所）。利用單細胞轉錄組測序技術，闡明了胰腺癌腫瘤-微環境高度異質性特征，揭示了腫瘤亞群細胞與浸潤免疫細胞間相互關系，提出了新的潛在治療靶點，為胰腺癌精準診治提供了新的研究方向（Cell Res, 2019a; 封面故事）。利用CNA開發了用于泌尿上皮癌檢測的集成分類決策系統（UCdetector），強調了尿液cfDNA CNA譜在無創UC檢測及監測中的潛在應用價值（Clin Chem 2019, accepted）；開發了一種基于尿沉渣DNA的泌尿生殖系統腫瘤診斷和定位的液體活檢技術，建立了一個有效預測尿路上皮癌和腎癌患者的預后風險評估模型（Eur Urol, 2019, accepted）。
2.發育、衰老和疾病的基因組與表觀基因組特征
發現新m6A結合蛋白Prrc2a以m6A依賴的方式調控Olig2 mRNA的穩定性，在少突膠質細胞的特化和髓鞘化中發揮著關鍵作用（Cell Res, 2019b）；找到老藥—恩他卡朋作為潛在的FTO抑制劑，有治療肥胖癥、糖尿病等代謝綜合征的臨床應用潛力（Sci Transl Med, 2019）；發現m5C通過細胞質內新結合蛋白YBX1調控mRNA的穩定性，進而調控膀胱癌的增殖和轉移（Nat Cell Biol, 2019）；在斑馬魚胚胎發育中，發現m5C通過Ybx1調控母源mRNA的穩定性，進而調控斑馬魚母源-合子轉換 及早期胚胎發育進程（Mol Cell, 2019）；開發了單堿基分辨率的m7G高通量測序技術，通過該方法系統性描繪m7G在真核生物mRNA內部的分布特征，并進一步解析應激處理下該修飾對蛋白質翻譯的分子調控機制（Cell Res, 2019c）。發現RNA m6A結合蛋白Y THDF1調控樹突狀細胞抗原提呈能力，影響T細胞抗腫瘤免疫功能（Nature ，2019）。發現m6A能穩定R-loop的形成，進而調控基因轉錄的有效終止（Cell Res ，2019d）。張維綺研究組及其合作團隊發現長期低劑量的槲皮素灌胃給藥處理，可以增強生理性衰老小鼠健康壽命（Protein Cell, 2019）。
3.大數據解析運算和精準醫學范式建立
在院重點部署項目“中國人群的精準醫學研究”計劃2018年深入分析千例基因組和發放遺傳報告的基礎上，多個課題組繼續深入分析基因組和表型數據，進一步完成中科院人群隊列的基線數據分析，特別是代謝性疾病相關研究，并同研究所大數據中心合作，將CASPMI第一階段數據整理成文作為封面文章發表在GPB期刊上（GPB, 2019）。首次開發了能夠同時分析多個物種或群體的群體基因組數據的方法HDMKPRF，對現代人、黑猩猩、大猩猩和猩猩四個靈長類物種基因組數據做了分析，在各個物種中鑒定了受到自然選擇而快速進化的基因。該分析提供了靈長類四類大猿基因進化在時間軸和基因組上的自然選擇圖譜。其中人類特異性快速進化的基因為后續解析現代人群體質人類學表型和遺傳性疾病的遺傳機制提供了基礎（Mol Biol Evol, 2019）。通過多方國際合作及其與公安部物證鑒定中心合作，在人群的形態特征遺傳基礎和法醫學的DNA畫像方面取得多方面重要進展，包括確定了多個影響人類面部形態的基因（eLIFE, 2019; Hum Genet, 2019）；對身高遺傳異質性的研究更新和優化預測模型，為東亞人群中身高的法醫遺傳學研究奠定了基礎（Int J Legal Med, 2019）；為構建優化人類面部的預測模型奠定了基礎；基于大樣本的全基因組關聯分析首次揭示了人類眉毛顏色的遺傳基礎（J Inv Dermatol, 2019）；通過甲基化位點進行法醫年齡預測模型的構建與驗證（Forensic Sci Int Genet, 2019）。
4.線粒體基因組穩定性研究
發現去泛素化酶USP33在調控線粒體自噬機制方面的新機制，為闡明線粒體自噬發生的分子機制和生物學功能提供了重要依據，為相關神經性疾病的防治提供了新的靶點（Autophagy, 2019）。發現Miro 2通過感知受損線粒體的去極化和鈣釋放來介導Parkin易位的重要作用，以確保線粒體自噬的準確性（Sci Bull, 2019, 封面文章）。
六、獲獎及榮譽
韓大力，2019年優秀青年基金
楊運桂，入選科技部發育編程及其代謝調節重點專項總體專家組成員
楊運桂，入選2018年度享受國務院政府特殊津貼人員名單
楊運桂，第十二屆談家楨生命科學創新獎
楊運桂，中國科學院優秀導師獎
陳艾莉，入選中科院青促會會員
趙石磊、陳傳遠，國家獎學金
陳傳遠，地奧獎學金
陳宇晟，北京市優秀畢業生、中國科學院大學優秀畢業生
楊 鑫，中國科學院優秀博士論文
李 昂、趙石磊，中國科學院院長優秀獎
