人类基因组计划

人类基因组计划概述 摘要：人类基因组计划是上世纪后期兴起的一项基因方面的科学工程，对人类解决生物， 医药，遗传病等方面的问题，提供了一条根本的解决途径，具有重大的社会和科学意义， 但与此同时也引发了一些伦理道德问题值得我们深思。 Abstract：Human Genome Project which is about genes raised from the latter of last century. It is a fundamental method to solve the problem of biology, medicine, genetic disease and so on and significant to society and science. However, meanwhile, it raises some ethical problems that are worthy of thinking. 人类基因组计划(Human Genome Project, HGP)是由美国科学 家于 1985 年率先提出，旨在阐明人 类基因组 30 亿个碱基对的序列，发 现所有人类基因并搞清其在染色体上 的位置，破译人类全部遗传信息，使 人类第一次在分子水平上全面地认识 自我。于 1990 年正式启动的。美国、 英国、法兰西共和国、德意志联邦共 和国、日本和我国科学家共同参与了 这一价值达 30 亿美元的人类基因组 计划。这一计划旨在为 30 多亿个碱 基对构成的人类基因组精确测序，发 现所有人类基因并搞清其在染色体上 的位置，破译人类全部遗传信息。与 曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称 为三大科学计划。 1.人类基因组计划的基本策略 测定整个基因组的策略，经典方法 是先作图再测序； cDNA 策略。人类基因组中发生转 录表达的序列仅占总序列的 5%，对这 一部分序列进行测定将直接导致基因 的发现。该策略是从 cDNA 文库中选 取基因并克隆，然后进行序列测定。 之后将结果通过计算机与已知的数据 库进行比较，最终在染色体上进行定 位，主要目标在于获取大量正在表达 的遗传信息，以此为基础构建全基因 组范围的转录图谱，获得基因组中对 医药和生物制药产业关系最密切的信 息。 基因鉴定的策略。通常采用定位克 隆或候选定位克隆的策略。即利用与 疾病连锁的标记在基因组文库中找到 表达序列，再利用这一表达序列去识 别全部 cDNA，找到该基因。 2. 人类基因组计划的技术背景 2.1 作图的生物技术 用质粒、噬菌体等载体通过 DNA 重组技术建立基因组文库或 cDNA 文 库，用来构建克隆重叠群和提供材料 进行分子标记的筛选。依赖于分子杂 交，放射自显影，脉冲场凝胶电泳技 术和改进 PCR 技术等现代生物学技术 的融合应用而发现的数十种分子标记 方法，使遗传作图和物理作图的速度 和精度大大提高。 2.2 DNA 测序的生物技术 DNA 序列分析方法现已发展为荧 光蛋白标记和自动机器操作。在斯坦 福大学 DNA 测序和技术开发中心使用 的高效毛细管测序仪每天可以分析 1Mb 的序列。另外还有质谱法、扫描 隧道显微术、X-射线成像术，杂交测 序法、流式细胞仪测序、大规模平行 实测法、DNA 芯片法等新技术正在逐 步完善并开发出商业化的产品用于 DNA 序列的测定。随着微电子技术和 显微制造技术的突飞猛进，今后测序 技术的发展方向是仪器的微型化，这 样可以大大降低成本和提高效率。 2.3 基因鉴定的生物技术 基因鉴定的关键在于初步定位之 后从覆盖区域中寻找表达序列。在这 方面，直接 cDNA 筛选法和外显子捕 获技术已经过不断改进而成为较为常 用的方法。另外，采用微点阵技术将 计算机系统与测序仪连用和采用相应 的数据库和信息处理软件在连锁分析 的基础上对检测数据进行大规模的扫 描综合分析，已逐步发展成为一种快 速，准确，有效的基因鉴定手段。 3. 人类基因组计划的意义 HGP 研究已经最终破译了人类 DNA 分子的全部核酸序列建立了人类 遗传物质的一整套信息数据库；可以 在 DNA 全序列阐明的基础上建立染色 体的三维结构，进一步来解释扩增、 插入、缺失、易位、重组等过程的分 子机制；可以使医学上的五千多种遗 传疾病以及恶性肿瘤，心脑血管疾病 等由此得到预测。预防，早期诊断和 治疗；HGP 作为整个生命科学发展的 突破口，可以带动生命科学其他领域 以及应用生物技术的发展，并对所涉 及的伦理，法律等社会科学领域也将 产生巨大的影响。因此，HGP 的研究 不仅具有深刻的科学意义，也具有深 远的社会意义。HGP 对生命科学研究 与生物产业发展的导向性意义，可以 用规模化、序列化、信息化、产业化、 医学化、人文化来归纳。 3.1 规模化 “基因组学”随着 HGP 的启动而 诞生，科学家研究一个或多个物种的 全部基因而不是分别部分的研究个别 目的基因。 3.2 序列化 生物信息的序列化，提供了研究 生物复杂系统可比的、定量的数据， 即生命科学以序列为基础，提供了使 用大型计算机解读遗传信息的可能性。 3.3 信息化 人类遗传信息中储存着自人类起 源以来的许多生物信息，蕴藏与 30 亿对碱基中。HGP 破译其中蕴藏的密 码，有助于人类对生命科学有着更深 层次的理解，对各种遗传疾病解决有 着深远的意义。 3.4 产业化 HGP 研究是多学科的，它的继续 研究将推动多种交叉学科的发展。 HGP 的实践使人类在了解致病遗传机 理和发现新基因上迈出了至关重要的 一步，为基因药物设计提供了重要的 理论基础和设计原则。 3.5 医学化 HGP 是生物技术产业和健康产业 的知识核心。人类已研发出数十种基 因产品，另外，基因预测，基因预防， 基因预测等基因技术也正处于蓬勃发 展之势。 3.6 人文化 HGP 使人类对于人性，人文，人 权等概念开始了全新的讨论。基因组 不应被视为一块僵硬的遗传模板，而 是一个流动的、动态的结构，DNA 分 子恒久处在重排、插入和缺失造成的 变动之中。 4. 基因引发的伦理问题 当人类庆祝基因组研究方面取得 可喜进步时，还应该冷静思考它可能 在社会、伦理方面产生负效应，甚至 是可能给人类自身带来的灾难，以便 找到应对这些隐忧的对策。 4.1 基因歧视 当人类能够了解一个人全部基因 时，就会对基因产生“好“、 ”坏 “之分，预见一些疾病的同时就可能 产生相应的歧视问题。 4.2 基因隐私问题 HGP 一个主要目的是绘制遗传连 锁图，而通过遗传连锁图可以得知某 家庭或个体对某种疾病是具有易感性， 以及患某种病概率。而因此而产生的 一些个人隐私问题必须得到相应的重 视，不然会产生各种纠纷。 4.3 基因优生 人类可以通过改造基因的方式改 造后代的基因，已获得良好性状的后 代。优生优育对于个人，家庭，社会 而言都是有意行为，应受到人们的重 视和发展，但基于改良人种的基因优 生应遭到人们的唾弃。基因优生秉承 了人工选择可以取代自然选择的传统 优生学信念，虽然寄托了人类改善自 身的梦想，却将导致严重的社会后果。 4.4 基因殖民主义问题 由于人种、社会、文化、环境等 原因，不同国家和地区的人之间存在 着基因差异。有些发达国家掌握了优 秀基因，而制成了相关的基因产品， 可能导致相应的垄断和掌控，造成更 加严重的不公平现象。 4.5 基因武器与战争问题 通过一些致病基因，来达到摧毁 敌方的目的，显然是残忍的，违反道 义的。 5. 后记 HGP 是一项走在人类科技前沿的 项目，有着深远的意义、价值及影响， 我们应该以积极的态度面对和发展它。 但与此同时，面对的一些负面问题， 伦理道德问题我们都应该尽量去规避。 另外，我们如今只是处在基因组研究 2 的初期阶段，所以想广泛应用还需 长期的研究与发展，在没有能够完全 掌控时，不能提前广泛应用，不然会 引起诸多的社会、科学问题。一旦失 控，可能造成灾难性的影响。 参考文献 1 刘莹，刘琰. 人类基因组计划及影响J. 云南昭通.昭通第一中学 2011(1) 2 韩萍，俞诗源 . 人类基因组计划研究发展N.