人类等多细胞生物全身每个细胞都拥有同样的DNA序列，但是为什么心脏细胞与大脑细胞有那么大的不同？细胞使用DNA信息的时候一定有不同的方式，这类似于一个管弦乐队，大家使用同样一个乐谱，但是用不同的方式演奏，将所有基因表达的变化汇集起来称为表观基因组。

人类基因组计划给现代人类生物学各个方面都带来众多贡献，尤其是新发现的许多遗传病和遗传相关疾病方面，人类基因组计划大大推动了疾病遗传学基础的研究。但遗憾的是，基因组计划的完成并没有让许多问题圆满解决，机体内具体细胞如何表达遗传信息方面仍然存在大量未解之谜。这恰好就是表观遗传学希望解决问题。表观遗传学是研究为什么拥有同样基因序列的细胞在基因表达方面变化的调节基础。

人类基因组计划完成后不久，表观基因组变的开始清晰，表观基因组是基因组的工作地图，包括DNA结构和蛋白折叠等方面的广泛调节。尽管表观遗传学是新兴起的科学，科学家已经建立了许多具体研究手段。2012年，《自然》祝贺ENCODE（Encyclopedia of DNAElements， DNA元件百科全书）计划的成功，该计划的目的是对人类基因组的表观遗传学修饰进行解析。(nature.com/encode).

ENCODE是美国国立人类基因组研究院（NHGRI）在2003年9月启动的跨国研究项目。该项目旨在解析人类基因组中的所有功能性元件，它是人类基因组计划完成后，又一重要跨国基因组学研究项目。该项目联合了来自美国，英国，西班牙，新加坡和日本32个实验室422名科学家，获得了详细的人类基因组分析数据。研究花费了约300年计算机时间，对147个组织类型进行了分析，以确定哪些能打开和关闭特定基因，以及不同类型细胞之间的“开关”存在什么差异。

2012年9月5日，ENCODE项目阶段性研究结果被整理成30篇论文发表于《自然》（6篇），《基因组研究》（6篇）和《基因组生物学》（18篇）上。研究结果显示，人类基因组内的非编码DNA至少80%是有生物活性的，而并非之前认为的“垃圾” DNA。这些新发现有望帮助研究人员理解基因受到控制的途径，以及澄清某些疾病的遗传学风险因子。ENCODE是人类基因组计划之后国际科学界在基因组学研究领域取得重大进展。2012年12月21日，ENCODE项目被《科学》杂志评为本年度十大科学突破之一。

ENCODE在开发特定分析软件方面有许多开创性贡献，已经对人类遗传学研究带来了许多正面影响。但是，在临床应用方面这一项目的作用仍然有限，主要是因为这些研究是来自啊实验室的少数细胞，不具有广泛意义和价值。用于临床表观遗传学研究结果必须对来自人类所有不同类型的细胞进行系统全面分析。

现在科学家已经对这些研究进行了汇总，最近NIH的表观基因组计划路线图，公开发表了来自干细胞、来自健康人不同组织的成熟细胞以及来自癌症、神经退行性疾病和自身免疫性疾病患者的细胞的大量研究，这些研究对表观遗传学研究具有里程碑意义。这些研究结果发表在本期《自然》杂志313页和其他一些《自然》集团杂志上。

这些研究主要是回答关于表观遗传学的三个基本问题，一是表观遗传组如何影响基因表达，二是干细胞分化过程中表观基因组的变化，三是表观遗传组在重大疾病中的改变。

Comprehensive listing of all 111 reference epigenomes generated by the consortium, along with epigenome identifiers (EIDs), including: (a) adult samples; (b) fetal samples; (c) ES cell, iPS cell and ES-cell-derived cells; and (d) primary cultures. Colours indicate the groupings of tissues and cell types (as in Fig. 2b, and throughout the manuscript). For five samples (adult osteoblasts, and fetal liver, spleen, gonad and spinal cord), no colour is present, indicating that these are not part of the 111 reference epigenomes (ENCODE 2012 samples, or not all five marks in the core set were present), but data sets from these samples are high quality and were sometimes used in companion paper analyses, and are publicly available. e, Assay correlations. Heat map of the pairwise experiment correlations for the core set of five histone modification marks (H3K4me1, H3K4me3, H3K36me3, H3K27me3, H3K9me3) across all 127 reference epigenomes, the two common acetylation marks (H3K27ac and H3K9ac), and DNA accessibility (DNase) across the reference epigenomes where they are available. Yellow indicates relatively higher correlation and blue lower correlation. Rows and columns were ordered computationally to maximize similarity of neighbouring rows and columns (see Methods). All experiments for H3K9me3, H3K27me3, H3K36me3, DNase and H3K4me1 are consistently ordered into distinct and contiguous groups. For H3K4me3, H3K9ac and H3K27ac, experiments group primarily based on the mark, but in some cases, the correlations and ordering appear more cell-type driven.

http://www.nature.com/collections/vbqgtr