人类基因组测序

人类基因组测序 人类基因组（英语：Human genome）又译人类基因体。是人类（Homo sapiens）的基 因组。共组成 23 对染色体，分别是 22 对体染色体和性染色体 X 染色体与 Y 染色体。含有 约 31.6 亿个 DNA 碱基对。碱基对是以氢键相结合的两个含氮碱基，以 A、T、C、G 四种碱 基排列成碱基序列。其中一部分的碱基对组成了大约 20000 到 25000 个基因。1 990 年 1998 年 ， 人 类 基 因 组 序 列 已 完 成 和 正 在 测 序 的 共 计 约 330Mb， 占 人 基 因 组 的 11 左 右 ； 已 识 别 出 人 类 疾 病 相 关 的 基 因 200 个 左 右 。 此 外 ， 细 菌 、 古 细 菌 、 支 原 体 和 酵 母 等 17 种 生 物 的 全 基 因 组 的 测 序 已 经 完 成 。 值 得 一 提 的 是 ， 企 业 与 研 究 部 门 的 携 手 ， 将 大 大 地 促 进 测 序 工 作 的 完 成 。 美 国 的 基 因 组 研 究 所 （ The Institute of Genome Research, TIGR） 与 PE（ Perkin-Elmar） 公 司 合 作 建 立 新 公 司 ， 三 年 内 投 资 2 亿 美 元 ， 预 计 于 2002 年 完 成 全 序 列 的 测 定 。 这 一 进 度 将 比 美 国 政 府 资 助 的 HGP 的 预 定 目 标 提 前 三 年 。 美 国 加 州 的 一 家 遗 传 学 数 据 公 司 (Incyte)宣 布 （ 1998 年 ， 两 年 内 测 定 基 因 组 中 的 蛋 白 质 编 码 序 列 以 及 密 码 子 中 的 单 核 苷 酸 的 多 态 性 ， 最 后 将 绘 制 一 幅 人 的 10 万 个 基 因 的 定 位 图 。 与 Incyte 公 司 合 作 的 HGS（ Human Genome Science） 公 司 的 负 责 人 宣 称 ， 截 止 1998 年 8 月 ， 该 公 司 已 鉴 定 出 10 万 多 个 基 因 （ 人 体 基 因 约 为 12 万 个 ） ， 并 且 得 到 了 95 以 上 基 因 的 EST（ expressed sequence tag） 或 其 部 分 序 列 。 1998 年 9 月 14 日 美 国 国 家 人 类 基 因 组 计 划 研 究 所 （ NHGRI） 和 美 国 能 源 部 基 因 组 研 究 计 划 的 负 责 人 在 一 次 咨 询 会 议 上 宣 布 ， 美 国 政 府 资 助 的 人 类 基 因 组 计 划 将 于 2001 年 完 成 大 部 分 蛋 白 质 编 码 区 的 测 序 ， 约 占 基 因 组 的 三 分 之 一 ， 测 序 的 差 错 率 不 超 过 万 分 之 一 。 同 时 还 要 完 成 一 幅 “工 作 草 图 ”， 至 少 覆 盖 基 因 组 的 90 ， 差 错 率 为 百 分 之 一 。 2003 年 完 成 基 因 组 测 序 ， 差 错 率 为 万 分 之 一 。 这 一 时 间 表 显 示 ， 计 划 将 比 开 始 的 目 标 提 前 两 年 完 成 。 2003 年 4 月 14 日，美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯?柯林斯博士隆 重宣布，人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。 这样，由美、英、日、法、德和中国科学家经过 13 年努力共同绘制完成了人类基因组 序列图，在人类揭示生命奥秘、认识自我的漫漫长路上又迈出了重要的一步。 基因是生命遗传的基本单位。由 30 亿个碱基对组成的人类基因组，蕴藏着生命的奥秘。 始于 1990 年的国际人类基因组计划，被誉为生命科学的“登月”计划，原计划于 2005 年 完成。此前，人类基因组“工作框架图”已于 2000 年 6 月完成，科学家发现人类基因数目 约为 3.4 万至 3.5 万个，仅比果蝇多 2 万个，远小于原先 10 万个基因的估计。 人类基因组是全人类的共同财富。国内外专家普遍认为，基因组序列图首次在分子层 面上为人类提供了一份生命“说明书” ，不仅奠定了人类认识自我的基石，推动了生命与医 学科学的革命性进展，而且为全人类的健康带来了福音。 作为参与这一计划的惟一发展中国家，中国于 1999 年跻身人类基因组计划，承担了 1的测序任务。虽然参加时间较晚，但是我国科学家提前两年于 2001 年 8 月 26 日绘制完 成“中国卷” ，赢得了国际科学界的高度评价。 “人 类 基 因 组 计 划 ”是 由 美 国 科 学 家 、 诺 贝 尔 奖 获 得 者 达 尔 贝 科 提 出 的 ， 其 目 标 是 测 定 人 类 23 对 染 色 体 的 遗 传 图 谱 、 物 理 图 谱 和 DNA 序 列 ,换 句 话 说 测 出 人 体 细 胞 中 23 对 染 色 体 上 全 部 30 亿 个 碱 基 (或 称 核 苷 酸 )的 序 列 ， 把 总 数 约 10 万 个 的 基 因 都 明 确 定 位 在 染 色 体 上 ， 破 译 人 类 全 部 遗 传 信 息 。 1990 年 美 国 国 会 批 准 “人 类 基 因 组 计 划 ”， 联 邦 政 府 拨 款 30 亿 美 元 启 动 了 该 计 划 ， 随 后 英 国 、 日 本 、 法 国 、 德 国 和 中 国 相 继 加 入 。 这 个 计 划 的 意 义 可 以 与 征 服 宇 宙 相 媲 美 ， 被 称 为 生 命 科 学 的 “登 月 计 划 ”。 人 体 细 胞 中 有 23 对 共 46 条 染 色 体 ， 一 个 染 色 体 由 一 条 脱 氧 核 糖 核 酸 ,即 DNA 分 子 组 成 ， DNA 又 由 四 种 核 苷 酸 A、 G、 T 和 C 排 列 而 成 。 基 因 是 DNA 分 子 上 具 有 遗 传 效 应 的 片 段 ， 或 者 说 是 遗 传 信 息 的 结 构 与 功 能 的 单 位 ， 基 因 组 指 的 则 是 一 个 物 种 遗 传 信 息 的 总 和 。 如 果 将 人 体 细 胞 中 30 亿 个 碱 基 的 序 列 全 部 弄 清 楚 后 ， 如 果 印 成 书 ,以 每 页 3000 个 印 刷 符 号 计 ， 会 有 100 万 页 。 就 是 这 样 一 本 “天 书 ”， 蕴 藏 着 人 的 生 、 老 、 病 、 死 的 丰 富 信 息 ， 也 是 科 学 家 们 进 一 步 探 索 生 命 奥 秘 的 “地 图 ”， 其 价 值 难 以 估 量 。 就 其 科 学 价 值 来 说 ， 从 基 因 组 水 平 去 研 究 遗 传 ， 更 接 近 生 命 科 学 的 本 来 面 目 ， 由 此 还 可 以 带 动 生 物 信 息 学 等 一 批 相 关 学 科 的 形 成 和 发 展 ， 可 能 带 来 的 经 济 效 益 也 是 惊 人 的 。 科 学 家 们 测 出 人 类 基 因 组 全 序 列 之 后 ， 对 人 体 这 个 复 杂 的 系 统 会 有 更 好 的 认 识 ， 针 对 基 因 缺 陷 的 基 因 疗 法 也 会 更 有 前 景 。 而 据 美 国 时 代 周 刊 预 测 ， 到 2010 年 ， 利 用 基 因 疗 法 已 经 可 以 治 疗 血 友 病 、 心 脏 病 及 一 些 癌 症 等 。 在 医 学 上 ， 人 类 基 因 与 人 类 疾 病 有 相 关 性 ， 与 疾 病 直 接 相 关 的 基 因 有 5000-6000 条 ,目 前 已 有 1500 个 相 关 基 因 被 分 离 和 确 认 。 一 旦 弄 清 某 基 因 与 某 疾 病 有 关 ， 人 们 就 可 以 用 基 因 直 接 制 药 ， 或 通 过 筛 选 后 制 药 ， 其 科 学 价 值 和 经 济 效 益 十 分 明 显 。 人 类 基 因 组 计 划 尚 未 结 束 ， 人 类 后 基 因 组 计 划 已 经 被 提 上 了 议 事 日 程 。 在 科 学 家 们 看 来 ， 完 成 人 类 基 因 组 DNA 全 序 列 测 定 只 是 破 译 人 类 遗 传 密 码 的 基 础 ,更 重 要 和 更 大 量 的 工 作 是 功 能 基 因 组 的 研 究 。 此 外 ， 基 因 的 作 用 是 编 码 蛋 白 质 ， 真 正 执 行 生 命 活 动 的 是 蛋 白 质 ， 与 基 因 组 学 相 比 ， 蛋 白 质 组 学 更 接 近 生 命 的 本 来 面 目 ， 一 些 科 学 家 已 经 开 始 了 蛋 白 质 组 的 研 究 。 人 类 基 因 组 研 究 是 一 项 基 础 性 的 研 究 ， 有 科 学 家 把 基 因 组 图 谱 看 成 是 指 路 图 ， 类 似 于 化 学 中 的 元 素 周 期 表 ， 也 有 科 学 家 把 基 因 组 图 谱 比 作 字 典 ； 但 不 论 是 从 哪 个 角 度 去 阐 释 ， 人 类 对 自 身 在 分 子 水 平 上 的 研 究 ， 其 应 用 前 景 都 是 相 当 广 阔 的 ， 尤 其 是 在 促 进 人 类 健 康 、 预 防 疾 病 、 延 长 寿 命 等 方 面 。 国 家 人 类 基 因 组 南 方 中 心 主 任 陈 竺 院 士 认 为 ， 人 类 10 万 个 基 因 的 信 息 以 及 相 应 的 染 色 体 位 置 被 阐 明 后 ,将 成 为 医 学 和 生 物 制 药 产 业 知 识 和 技 术 创 新 的 源 泉 。 从 目 前 研 究 来 看 ， 一 些 困 扰 人 类 健 康 的 主 要 疾 病 ， 例 如 心 脑 血 管 疾 病 、 糖 尿 病 、 肝 病 、 癌 症 等 都 与 基 因 有 关 ， 依 据 已 知 的 基 因 序 列 和 功 能 ， 找 出 这 些 基 因 并 针 对 相 应 的 靶 位 进 行 药 物 筛 选 ， 甚 至 基 于 已 有 的 基 因 知 识 来 设 计 新 药 。 基 因 药 物 将 成 为 21 世 纪 医 药 中 的 一 支 新 锐 。 也 正 因 此 ， 各 大 生 物 医 药 公 司 对 于 基 因 的 争 夺 才 日 趋 白 热 化 。 基 因 研 究 不 仅 能 够 为 筛 选 和 设 计 新 药 提 供 基 础 数 据 ， 也 为 利 用 基 因 进 行 检 测 和 治 疗 提 供 了 可 能 。 由 于 现 在 了 解 的 主 要 疾 病 大 多 不 是 单 基 因 疾 病 ， 而 具 有 不 同 基 因 序 列 的 人 对 不 同 的 疾 病 会 有 不 同 的 敏 感 性 ， 比 如 ， 有 同 样 生 活 习 惯 和 生 活 环 境 的 人 ， 对 同 一 种 病 的 易 感 性 会 非 常 的 不 一 样 ,都 是 吸 烟 人 群 ， 有 人 就 易 患 肺 癌 ， 有 人 却 不 易 。 医 生 会 根 据 各 人 不 同 的 基 因 序 列 给 予 指 导 ， 因 人 而 异 地 养 成 科 学 合 理 的 生 活 习 惯 ， 最 大 可 能 地 预 防 疾 病 。 科 学 家 们 认 为 ， 人 类 有 一 个 共 同 的 基 因 组 。 任 意 挑 出 两 个 人 ， 他 们 的 基 因 序 列 99.9% 以 上 是 相 同 的 。 不 同 种 族 、 不 同 个 体 间 基 因 序 列 的 差 异 不 到 0.1%,但 正 是 极 少 数 基 因 上 的 序 列 差 别 ， 形 成 了 地 球 上 千 差 万 别 的 芸 芸 众 生 。 也 许 30-40 年 以 后 ， 如 果 你 去 看 病 ,医 生 会 问 你 是 否 带 上 了 自 己 的 基 因 图 谱 档 案 ， 你 也 会 质 疑 医 生 是 否 具 有 解 读 某 种 级 别 的 个 人 基 因 图 谱 的 资 格 。 中 国 科 学 院 遗 传 研 究 所 人 类 基 因 组 中 心 于 军 教 授 认 为 ,随 着 技 术 的 不 断 进 步 ， 或 许 在 一 二 十 年 后 ,基 因 组 测 序 所 需 的 时 间 和 成 本 就 能 降 低 到 个 人 可 以 接 受 的 程 度 。 届 时 ， 医 生 可 根 据 这 些 信 息 对 某 些 疾 病 作 出 正 确 的 基 因 诊 断 和 预 测 某 些 疾 病 发 生 的 可 能 性 ， 进 而 对 患 者 实 施 基 因 治 疗 和 生 活 指 导 等 。 随 着 基 因 和 基 因 组 研 究 的 进 展 ， 许 多 疾 病 在 发 作 之 前 就 能 在 分 子 水 平 上 得 到 治 疗 ， 对 人 类 “衰 老 基