研究队伍
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姓  名:
赵方庆
学  科:
基因组学和计算生物学
联系电话:
010-84504172
电子邮件:
zhfq@biols.ac.cn
通讯地址:
北京市朝阳区北辰西路1号院5号 100101
更多信息:
  
简历:

    博士,研究员,先后获得基金委优秀青年基金(2017)、北京市杰出青年科学基金(2018)、国家杰出青年科学基金(2020)和中国科学院特聘研究员(2022)等资助。2006年在中国科学院海洋研究所获博士学位,研究方向为海洋微藻的进化基因组学,在此期间获"中国科学院院长特别奖"和"国家海洋科学技术奖一等奖"。20067月至201012月在美国宾州州立大学比较基因组学和生物信息学研究中心,从事计算生物学和基因组学研究工作。2011年被中国科学院北京生命科学研究院聘为研究员。现任中科院北京生科院科研部副主任、中科院北京生命科学大型仪器区域中心办公室主任、计算生物学联合研究中心秘书长、中国生物工程学会计算生物学专业委员会副主任。在Briefings in BioinformaticsGenomicsProteomics & BioinformaticsBMC Evolutionary and EcologyMedicine in MicroecolgyJournal of Genetics and Genomics等国际学术刊物担任副主编或编委。近年来,先后主持国家自然科学基金9项(青年、面上、重点、培育、优青、杰青等)和国家重点研发计划课题2项、国防科技创新特区项目、中国科学院"科技创新交叉与合作团队"项目和中科院院长特别奖基金等。主要致力于建立高效的算法模型和实验技术,探索人体微生物与非编码RNA的结构组成与变化规律,以期解析它们与人类健康和疾病的关系。近年来,在CellNature Biotechnology等刊物上发表通讯作者论文50余篇,平均影响因子超过14;研究论文总引用次数超过9000次(H-index 44),其中十余篇入选ESI高被引论文。先后4次获"中国科学院优秀导师奖"(2017,2018,2019、2021)、"中国科学院大学领雁奖章"(2020)、"中国科学院朱李月华优秀教师奖"(2020)和"中国科学院大学必和必拓导师奖"(2021);承担的《生物信息学》先后入选"国家精品在线开放课程"(2018)和"国家级一流本科课程"(2020);培养的研究生已有6人次获得"中国科学院院长奖"(包括特别奖和优秀奖)和"中科院优秀博士学位论文"。

研究领域:

  1.基因组变异与精准医学

遗传变异不仅是人类表型变化的基础,也是疾病易感性的基础。近以基因组测序为核心技术的精准医学研究成为大家关注的热点,基因突变信息的识别是精准医学的核心关键技术。然而,目前对海量基因组数据中遗传变异,尤其是结构变异的挖掘算法远未成熟。我们重点关注基因组结构变异挖掘中的关键性问题(如结构变异中断点的精准定位、重复序列区域附近的结构变异识别等),提出新的计算方法,建立较为完善的统计学模型及质量评估标准,以便快速、准确的从海量数据中挖掘出基因组结构变异。随着高通量测序技术的进步以及越来越多的个人基因组数据的出现,深度挖掘和分析其中的遗传变异,将对我们深入理解复杂性状疾病的分子机制、鉴定易感基因和认识遗传变异和疾病表型的关系具有重要意义。

  2.环形非编码RNA组学

近年来,环形RNA(circular RNAs)成为非编码RNA领域一个新的研究热点。与现有的线性非编码RNA分子不同,环形R是一类由RNA通过3',5'-磷酸二酯键将两端相连而形成的RNA环状分子。然而由于计算方法及研究手段的限制,目前只发现少部分环形RNA并且绝大多数无法了解其功能。尤其是目前对更多环形RNA功能的探知和验证仍需要更多新颖的理论假说和大量的实验验证。但在此之前,能否从海量的RNA测序数据中高效识别环形RNA及其不同形式的转录本,成为后续功能验证及表达调控机制研究的重要前提。针对环形RNA的计算方法学问题,我们建立了环形RNA识别和质控、转录本组装、可变剪接识别及定量等一系列方法和工具。这些研究丰富了我们对环形RNA的组成及结构的认识,为深入解析这一崭新类型的非编码RNA分子提供了重要工具。

  3.微生物组与人体健康 

微生物广泛存在于各种生态环境中,与我们的生产、生活及自身健康密切相关。基于高通量测序的宏基因组学技术,已成为研究微生物群落组成、结构及功能最主要的技术手段。然而受高通量测序技术的限制,宏基因组研究中所利用的实验技术和计算方法遇到了很多困难。我们针对宏基因组研究的关键问题,重点开发基于单细胞测序技术的宏基因组拼接、序列归类和注释等方面的算法和工具。利用功能基因组学和代谢组学技术,研究人体口腔和肠道微生物组,揭示不同病理条件下微生物群落结构的组成、代谢功能及其变化规律。整合基因组学、计算生物学和系统生物学的研究手段,了解人类健康、生物被膜形成机制以及宿主与致病菌的相互作用等科学问题。

代表论著:
  1. Zhang J, Hou L, Zuo Z, Zhang X, Xue Y and Zhao F*. Comprehensive profiling of circular RNAs with nanopore sequencing and CIRI-long. Nature Biotechnology, 2021, 39:836-845.
  2. Xiao L, Wang J, Zheng J, Li X & Zhao F*. Deterministic transition of enterotypes shapes the infant gut microbiome at an early age. Genome Biology, 2021, 22:243.
  3. Zhang J & Zhao F*. Characterizing circular RNAs using nanopore sequencing. Trends in Biochemical Sciences, 2021, 46(9): 785-786.
  4. Wang J, Li Z, Ma X, Du L, Jia Z, Cui X, Yu L, Xiao L, Zhang B, Fan H & Zhao F*. Translocation of vaginal microbiota is involved in impairment and protection of uterine health. Nature Communications, 2021, 12:4191.
  5. Jia N, Wang J, Shi W, Du L, Sun Y, et al., Tick Genome and Microbiome Consortium, Zhao F* & Cao WC*. Large-scale comparative analyses of tick genomes elucidate their genetic diversity and vector capacities. Cell, 2020, 182(5):1328-1340.
  6. Wu W, Ji P & Zhao F*. CircAltas: An integrated resource of one million highly confident circular RNAs from 1,070 transcriptomes of vertebrates. Genome Biology, 2020, 21:101.
  7. Zhang J, Chen S, Yang J & Zhao F*. Accurate quantification of circular RNAs identifies extensive circular isoform switching events. Nature Communications, 2020, 11:90.
  8. Zheng Y & Zhao F*. Visualization of circular RNAs and their internal splicing events from transcriptomic data. Bioinformatics, 2020, btaa033
  9. Ji P, Wu W, Chen S, et al, Zhao F*. Expanded expression landscape and prioritization of circular RNAs in mammals. Cell Reports, 2019, 26:3444-3460. 
  10. Wang J, Jia Z, Zhang B, Peng L & Zhao F*. Tracing the accumulation of in vivo human oral microbiota elucidates microbial community dynamics at the gateway to the gastrointestinal tract. Gut, 2019 10.1136/gutjnl-2019-318977.
  11. Zheng Y, Ji P, Chen S, Hou L & Zhao F*. Reconstruction of full-length circular RNAs enables isoform-level quantification. Genome Medicine, 2019, 11:2. 
  12. He M, Wang J, Fan X, Liu X, Shi W, Huang N, Zhao F* & Miao M*. Genetic basis for the establishment of endosymbiosis in Paramecium. ISME J. 2019, 13(5): 1360-1369. 
  13. Wang J, Zheng J, Shi W, Du N, Xu X, Zhang Y, Ji P, Zhang F, Jia Z, Wang Y, Zheng Z, Zhang H & Zhao F*. Dysbiosis of maternal and neonatal microbiota associated with gestational diabetes mellitus. Gut, 2018, 67:1614-1625. 
  14. Gao Y & Zhao F*. Computational strategies for exploring circular RNAs. Trends in Genetics, 2018, 34(5): 389-400. 
  15. Zhou L & Zhao F*. Prioritization and functional assessment of noncoding variants associated with complex diseases. Genome Medicine 2018, 10:53. 
  16. Teng H, Zhang Y, Shi C, Mao F, Cai W, Lu L, Zhao F*, Sun Z* & Zhang J*. Population genomics reveals speciation and introgression between Brown Norway rats and their sibling species.  Molecular Biology Evolution 2017, 34(9):2214-2228. 
  17. Ji P, Zhang Y, Wang J & Zhao F*. MetaSort untangles metagneome assembly by reducing microbial community complexity. Nature Communications, 2017, 8:14306. 
  18. Shi W, Ji P & Zhao F*. The combination of direct and paired link graphs boosts repetitive genome assembly. Nucleic Acids Res 2017, 45 (6): e43. 
  19. Gao Y, Zhang J & Zhao F*. Circular RNA identification based on multiple seed matching. Briefings in Bioinformatics 2018, 19(5):803-810. 
  20. Peng G, Ji P & Zhao F*. A novel codon-based de Bruijn graph algorithm for gene construction from unassembled transcriptomes. Genome Biology 2016, 17:232. 
  21. Gao Y, Wang J, Zheng Y, Zhang J, Chen S & Zhao F*. Comprehensive identification of internal structure and alternative splicing events in circular RNAs. Nature Communications 2016, 7:12060. 
  22. Zhang Y, Ji P, Wang J & Zhao F*. RiboFR-Seq: a novel approach to linking 16S rRNA amplicon profiles to metagenomes. Nucleic Acids Res. 2016, 44:e99. 
  23. Zhang Z, Xu D, Wang L, Hao J, Wang J, Zhou X, Wang W, Qiu Q, Huang X, Zhou J, Long R*, Zhao F* & Shi P*. Convergent evolution of rumen microbiomes in high-altitude mammals. Current Biology, 2016, 26(14): 1873-1879. 
  24. Wang J, Gao Y & Zhao F*. Phage-bacteria interaction network in human oral microbiome.  Environmental Microbiology. 2016, 18(7):2143-2158. 
  25. Gao Y, Wang J & Zhao F*. CIRI: an efficient and unbiased algorithm for de novo circular RNA identification. Genome Biology. 2015, 16:4. 
  26. Zhao H & Zhao F*. BreakSeek: a breakpoint-based algorithm for full spectral range INDEL detection. Nucleic Acids Res. 2015, 43 (14):6701-6703. 
  27. Ye N^*, Zhang X^, Miao M^, Fan X^, Zheng Y, Xu D, Wang J, Zhou L, Wang D, Gao Y, Wang Y, Shi W, Ji P, Li D, Guan Z, Shao C, Zhuang Z, Gao Z, Qi J* & Zhao F*. Saccharina genomes provide novel insight into kelp biology. Nature Communications. 2015, 6: 6986. 
研究组成员:

工作人员
冀培丰  博士 副研究员  
左振强  博士 助理研究员

研究生
张    冰 博士生 2020年   董   涵 硕士生 2021年
吴婉莹 博士生 2019年   姜泽汶 硕士生 2021年
王   宁 博士生 2019年   赵赫男 硕士生 2021年
李占占 博士生 2018年
何睿乔 博士生 2018年
肖力文 博士生 2018年

已出站博后
申欣(2012-2015)、张延明(2012-2015)、陈丽娟(2013-2015)、梦遥(2018-2021)、左振强(2019-2021)

已毕业研究生及毕业去向
张金阳(2015-2021)、陈帅(2014-2021)、肖百川(2017-2021)、张丰驿(2017-2021)、马秀玲(2016-2020)、贾震(2015-2019)、郑毅(2016-2019)、周琳(2015-2018)、彭公信(2013-2017)、史文聿(2011-2017)、冀培丰(2012-2016)、高远(2013-2016))、赵辉(2011-2015)、周慧玥(2011-2015)