人類基因組

背景

　　人類基因組（英語：Humangenome）又譯人類基因體。是人類（Homosapiens）的基因組。共組成23對(duì)染色體，分別是22對(duì)體染色體和性染色體X染色體與Y染色體。含有約31.6億個(gè)DNA堿基對(duì)。堿基對(duì)是以氫鍵相結(jié)合的兩個(gè)含氮堿基，分別以A-T和C-G兩種特殊組合排列成堿基對(duì)序列。其中一部分的堿基對(duì)組成了大約20000到25000個(gè)基因。

　　隨著人類基因組逐漸被破譯，一張生命之圖將被繪就，人們的生活也將發(fā)生巨大變化。基因藥物已經(jīng)走進(jìn)人們的生活，利用基因治療更多的疾病不再是一個(gè)奢望。因?yàn)殡S著對(duì)人類本身的了解邁上新的臺(tái)階，很多疾病的病因?qū)⒈唤议_，藥物就會(huì)設(shè)計(jì)得更好些，治療方案就能“對(duì)因下藥”，生活起居、飲食習(xí)慣有可能根據(jù)基因情況進(jìn)行調(diào)整，人類的整體健康狀況將會(huì)提高，二十一世紀(jì)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)將由此奠定。

　　利用基因，人們可以改良果蔬品種，提高農(nóng)作物的品質(zhì)，更多的轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物、食品將問世，人類可能在新世紀(jì)里培育出超級(jí)物作。通過控制人體的生化特性，人類將能夠恢復(fù)或修復(fù)人體細(xì)胞和器官的功能，甚至改變?nèi)祟惖倪M(jìn)化過程。

概述

　　人類基因組（英語：Human genome）又譯人類基因體。是智慧人種（Homo sapiens）的基因組。共組成24個(gè)染色體，分別是22個(gè)體染色體、X染色體與Y染色體。含有約30億個(gè)DNA堿基對(duì)。堿基對(duì)是以氫鍵相結(jié)合的兩個(gè)含氮堿基，以A、T、C、G四種堿基排列成堿基序列。其中一部分的堿基對(duì)組成了大約20000到25000個(gè)基因。全世界的生物學(xué)與醫(yī)學(xué)界在人類基因組計(jì)劃中，調(diào)查人類基因組中的真染色質(zhì)基因序列。發(fā)現(xiàn)人類的基因數(shù)量比原先預(yù)期的更少，其中的外顯子，也就是能夠制造蛋白質(zhì)的編碼序列，只占總長(zhǎng)度的1.5%。

　　現(xiàn)代遺傳學(xué)家認(rèn)為，基因是DNA(脫氧核糖核酸)分子上具有遺傳效應(yīng)的特定核苷酸序列的總稱，是具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段?；蛭挥谌旧w上，并在染色體上呈線性排列。基因不僅可以通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息得到表達(dá)。不同人種之間頭發(fā)、膚色、眼睛、鼻子等不同，是基因差異所致。

　　人類只有一個(gè)基因組，大約有5-10萬個(gè)基因。世界各國參與對(duì)人類基因組提出并進(jìn)行了國際性計(jì)劃，該計(jì)劃是美國科學(xué)家于1985年率先提出的，旨在闡明人類基因組30億個(gè)堿基對(duì)的序列，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面地認(rèn)識(shí)自我。計(jì)劃于1990年正式啟動(dòng)，這一價(jià)值30億美元的計(jì)劃的目標(biāo)是，為30億個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成的人類基因組精確測(cè)序，從而最終弄清楚每種基因制造的蛋白質(zhì)及其作用。打個(gè)比方，這一過程就好像以步行的方式畫出從北京到上海的路線圖，并標(biāo)明沿途的每一座山峰與山谷。雖然很慢，但非常精確。

圖譜

定義

　　1543年，比利時(shí)解剖學(xué)家A·維薩里（1514－1564）發(fā)表了劃時(shí)代的著作《人體的構(gòu)造》，開創(chuàng)了人體解剖學(xué)，使人們從宏觀上了解了自己?！叭祟惢蚪M計(jì)劃”建立的人類基因組圖，被譽(yù)為“人體的第二張解剖圖”，它將從微觀上或者說從根本上使人類了解自己?！　?/p>

第一張草圖

計(jì)劃　　

歷史簡(jiǎn)介

　　羅納德·杜爾貝科（Renato Dulbecco；主要研究基因與腫瘤的關(guān)系）是最早提出人類基因組定序的科學(xué)家之一。他認(rèn)為如果能夠知道所有人類基因的序列，對(duì)于癌癥的研究將會(huì)很有幫助。不過以1986年的技術(shù)而言，若要將所有人類的DNA都定序完成，需要花上1500年。美國能源部（DOE）與美國國家衛(wèi)生研究院（NIH），分別在1986年與1987年加入人類基因組計(jì)劃。

　　除了美國之外，日本在1981年就已經(jīng)開始研究相關(guān)問題，但是并沒有美國那樣積極。到了1988年，詹姆士·華生（James D. Watson；DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者之一）成為NIH的基因組部門主管。1990年開始國際合作。1996年，多個(gè)國家招開百慕大會(huì)議，以2005年完成定序?yàn)槟繕?biāo)，分配了各國負(fù)責(zé)的工作，并且宣布研究結(jié)果將會(huì)即時(shí)公布，并完全免費(fèi)。1998年，克萊格·凡特的（Craig Venter）塞雷拉基因組公司成立，而且宣布將在2001年完成定序工作。隨后國際團(tuán)隊(duì)也將完成工作的期限提前。

　　2000年6月26日，塞雷拉公司的代表凡特，以及國際合作團(tuán)隊(duì)的代表法蘭西斯·柯林斯（Francis Collins），在美國總統(tǒng)克林頓的陪同下發(fā)表演說，宣布人類基因組的概要已經(jīng)完成。2001年2月，國際團(tuán)隊(duì)與塞雷拉公司，分別將研究成果發(fā)表于《自然》（Nature）與《科學(xué)》（Science）兩份期刊。在基因組計(jì)劃的研究過程中，塞雷拉基因組使用的是霰彈槍定序法（shotgun sequencing），這種方法較為迅速 ，但是仍需以傳統(tǒng)定序來分析細(xì)節(jié)。　　

計(jì)劃概況

　　2000年6月26日，參加人類基因組工程項(xiàng)目的美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和國、日本國國和中國的6國科學(xué)家共同宣布，人類基因組草圖的繪制工作已經(jīng)完成。最終完成圖要求測(cè)序所用的克隆能忠實(shí)地代表常染色體的基因組結(jié)構(gòu)，序列錯(cuò)誤率低于萬分之一。 95%常染色質(zhì)區(qū)域被測(cè)序，每個(gè)Gap小于150kb。完成圖將于2003年完成，比預(yù)計(jì)提前2年。

　　美國和英國科學(xué)家2006年5月18日在英國《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表了人類最后一個(gè)染色體——1號(hào)染色體的基因測(cè)序。 在人體全部22對(duì)常染色體中，1號(hào)染色體包含基因數(shù)量最多，達(dá)3141個(gè)，是平均水平的兩倍，共有超過2.23億個(gè)堿基對(duì)，破譯難度也最大。一個(gè)由150名英國和美國科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)歷時(shí)10年，才完成了1號(hào)染色體的測(cè)序工作?？茖W(xué)家不止一次宣布人類基因組計(jì)劃完工，但推出的均不是全本，這一次殺青的“生命之書”更為精確，覆蓋了人類基因組的99．99％。解讀人體基因密碼的“生命之書”宣告完成，歷時(shí)16年的人類基因組計(jì)劃書寫完了最后一個(gè)章節(jié)?！　?/p>

專利問題

　　從1981年到1995年間，全世界共有1175件DNA序列的專利許可。早期的申請(qǐng)對(duì)象主要是機(jī)能已知的基因，后來原屬于美國國家衛(wèi)生研究院的克萊格·凡特，將2716件尚未了解功能的基因，反轉(zhuǎn)錄成cDNA型式，并且提交專利申請(qǐng)。這些申請(qǐng)受到了當(dāng)時(shí)掌管NIH基因組部門的詹姆士·華生等許多科學(xué)家的反對(duì)，并且被專利局駁回。

　　人們對(duì)于基因資訊是否應(yīng)該登記專利仍有爭(zhēng)議。由于學(xué)術(shù)研究并非營利性，因此通常不受這些專利所拘束。此外由于美國政府近年來將專利申請(qǐng)條件提高，因此與DNA有關(guān)的專利許可，在2001年之后已逐漸減少。到2005年4月為止，美國國家生計(jì)資訊中心所記載的基因資料中，有82%沒有專利標(biāo)示，另外有14%屬于私人機(jī)構(gòu)，3%屬于公家單位。　　

大事記

　　1999年9月，中國獲準(zhǔn)加入人類基因組計(jì)劃。

　　1999年12月1日，人類首次成功地完成人體染色體基因完整序列的測(cè)定。

　　2000年4月底，中國科學(xué)家完成1％人類基因組的工作框架圖。

　　2000年5月8日，由德國和日本等國科學(xué)家組成的國際科研小組宣布，他們已基本完成了人體第21對(duì)染色體的測(cè)序工作。

　　2000年6月26日，六國科學(xué)家公布人類基因組工作框架圖。

　　2001年2月12日，人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果首次公布。

　　2001年8月26日，中國提前兩年完成1％人類基因組測(cè)序任務(wù)。

　　2003年4月15日，六個(gè)國家共同宣布人類基因組序列圖完成。

中國參與

　　1999年7月7日，中國科學(xué)院遺傳研究所人類基因組中心注冊(cè)參與國際人類基因組計(jì)劃；同年9月，國際協(xié)作組接受了申請(qǐng)，并為中國劃定了所承擔(dān)的工作區(qū)域——位于人類第3號(hào)染色體短臂上。人類基因組計(jì)劃的核心內(nèi)容是構(gòu)建DNA序列圖，即分析人類基因組DNA分子的基本成分——堿基的排列順序，并繪制成序列圖。中國所負(fù)責(zé)區(qū)域的測(cè)序任務(wù)由中國科學(xué)院基因組信息學(xué)中心、國家人類基因組南方中心、國家人類基因組北方中心共同承擔(dān)，測(cè)定了3.84億個(gè)堿基，所有指標(biāo)均達(dá)到國際人類基因組計(jì)劃協(xié)作組對(duì)“完成圖”的要求。2003年4月15日，美、英、日、法、德、中6國領(lǐng)導(dǎo)人聯(lián)名發(fā)表《六國政府首腦關(guān)于完成人類基因組序列圖的聯(lián)合聲明》，宣告人類基因組計(jì)劃圓滿完成。中國高質(zhì)量完成人類基因組計(jì)劃中所承擔(dān)的測(cè)序任務(wù)，表明中國在基因組學(xué)研究領(lǐng)域已達(dá)到國際先進(jìn)水平。