第七章 第1节人类基因组计划06.ppt.Convertor

1 21 世纪的生命科学 热点与展望 第一节 人类基因组计划 Human Genome Project 本节见参考书第 110 112 页 第 351 页 本节要求本节要求 掌握 人类基因组计划基本概念 熟悉 人类基因组计划及后基因组时代的相关研究领域 了解 人类基因组计划的意义和对人类社会的影响 一 一 染色体的染色体的 DNADNA 与基因组与基因组 一 基因组 genome 概念 凡是具有细胞形态的所有生物其遗传物质都是 DNA 若将一个细胞 中每条染色体的 DNA 首尾彼此相接 全长约 200cm 一个生物贮存在单倍染色体组中的总遗传信息 称为该生物的基因组 Chromosome 染色体 Karyotype 染色体组型 基因 Gene 基因 gene 是 1909 年丹麦生物学家 W Johannsen 根据希腊文 给予生命 之 意创造的 现代分子生物学的基因概念 合成有功能的蛋白质或 RNA 所必需的全部 DNA 序列 除部分病毒 RNA 人类基因组包括分布于人 46 条染色体 30 亿核苷酸的 30 000 35 000 个基因 二 什么是人类基因组计划二 什么是人类基因组计划 人类基因组计划最终目的是测定基因组的全部序列 阐明整个基因组的的 结构 功能及其表达产物 彻底了解人类生命活动本质 HGP 意义重大 可与其宏伟的程度堪与 Manhatto 原子弹计划和 Appolo 登 月计划相提并论 是自然科学史上最重大的研究项目之一 将推动整个生命科 学的发展 2 三 人类基因组计划的研究历程 1985 年 美国能源部 Department of Energy DOE 提出 要将共包含约 3 109 碱基对的人类基因组全部碱基序列分析清楚 Renato Dulbecco 于 1986 年首先提出了 人类基因组计划 Human Genome Project HGP 原计划约 10 15 年完成 耗资 30 亿美元 由国立卫生研究院和能源部共同 组成 人类基因组研究所 NHGRI 1990 年正式启动 HGP 逐渐地 HGP 扩展为多国协作计划 参与者包括 欧共体 日本 加拿大 俄罗斯 巴西 印度和中国等国的科学家 DNA 测序技术飞速提高使 HGP 提前完成 1998 5 9 J C Venter 等宣布 组建商业公司 投入 3 亿美元 3 年内完 成 接着又有若干家公司成立 总共投入资金约几十亿美元 形成 公 私 并进格局 1999 年 12 月 1 日 首条人类染色体完成测序 人类第 22 号染色体 DNA 全序 列测定宣布完成 2000 年 4 月 6 日 美国 Celera 遗传信息公司宣布 该公司已破译出一名实验者 的完整遗传密码 2000 完成了人类第 21 号染色体的测序 预计从原定的 2003 年 6 月提前到 2001 年 6 月完成 2000 年 6 月 26 日美 英 日 德 法 中六国共同宣布人类基因组工作草图绘 制成功 二 000 年六月二十六日克林顿宣布人类基因组草图绘制完成 2000 年 3 月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因组测序 12 月 14 日英美等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱 这是人类首次 全部破译一种植物的基因序列 2001 年 1 2 月 这表明人类基因组计划 HGP 和美国塞莱拉 Sequencing 公司将各自测定的人类基因组工作框架图分别发表在 Nature 和 Science 上 HGP 进入了一个崭新的阶段 3 同时发表两套报告 Science Vol 291 No 5507 Science 2001 291 1304 1351 Nature Vol 409 p 860 Celera 等的论文 DAN 测序胶图 DNA 测序峰形图 六国科学家组成的国家人类基因组中心主要研究比例 美国 WASH MIT 等 7 家研究中心 贡献率为 54 英国 SANGER 一家研究中心 贡献率为 33 日本 RIKEN 等两家研究中心 贡献率为 7 法国 GENOSCOPE 研究中心 贡献率为 2 8 德国 IMB 等 3 家研究中心 贡献率为 2 2 中国 北京华大研究中心 国家南北方基因研究 中心等三家 贡献率为 1 中国的人类基因组计划 1993 年 中国人类基因组计划 CHGP 启动 首先开展了 中华民族基因组 中若干位点基因结构的研究 1997 年 我国启动了 重大疾病相关基因的定位 克隆 结构与功能研究 项 目 之后 在上海和北京相继成立了国家人类基因组南 北两个中心 人类基因组计划中国研究成果人类基因组计划中国研究成果 1 测序任务 第三号染色体 3000 万 bp 精确度 99 99 发现 142 个基因 其中 80 个为预测基因 人类基因组草图基本信息人类基因组草图基本信息 由 31 65 亿 bp 组成 含 3 3 5 万基因 与蛋白质合成有关的基因占 2 4 人类基因组计划成果表明 人类基因组计划成果表明 人类基因组基因数量少得惊人 人类基因组中存在 热点 和大片 荒漠 三分之一为 垃圾 DNA 种族歧视毫无根据 男性基因突变比例更高 四 人类基因组计划的意义和影响四 人类基因组计划的意义和影响 生物与医学基础研究 基因诊断 基因疗法 基因药物 带动一批高技术产业的发展 一 药物基因组学与个体化治疗 一 药物基因组学与个体化治疗 Pharmacogenomics Individualized Therapy 最有前景的领域之一 药物代谢 机体摄入药物后 经过吸收 分布 药物与靶细胞作用 生物转化或分解及排 出等一系列过程 现在认为 对一个药物的总的药理作用来说都是由多基因控制的 在药物代谢 过程中一系列蛋白和酶的基因都会对药物作用产生影响 强代谢者 extensive metabolizer EM 和弱代谢者 poor metabolizer PM 降压药异喹胍 debrisoquine 催产药司巴丁 sparteine 由细胞色素氧化酶 2D6 氧化代谢而失活 鉴定 CYP2D6 表型常用异喹胍代谢率 MR 法 即晚上口服异喹胍后收集 8 小时 尿样 MR 尿中异喹胍量 尿中 4 羟基异喹胍量 MR 12 6 者为 PM 12 6 者为 EM 5 大部分个体对以上两个药代谢正常 强代谢者 extensive metabolizer EM EM 为显性遗传 药物代谢正常 有些个体代谢较弱 弱代谢者 poor metabolizer PM PM 为隐性遗传 对 30 余种重要药物有代谢障碍 药物不良反应增加 不同种族的人弱代谢频率 民 族 PM 频率 白种人 3 10 中国人 0 7 1 1 日本人 0 2 3 西非人 0 8 非裔美国人 1 9 新药开发和临床治疗前景 寻找药物相关基因 根据基因信息为病人 量身定做 设计合适的药物 二 二 HGP 对社会伦理的影响对社会伦理的影响 1 基因隐私权 指公民就其个人基因信息及与基因信息相关的私人活动享有不被他人知晓 并不被他人干涉的民事权利 人类基因组草图中 人与人之间 99 9 的基因组成相同 仅 0 1 表现差异 当科学可以在基因上揭示人与人的不同时 这 0 1 就构成了人类的基因隐私 基因隐私权 其一是恋爱男女间 已婚夫妻间的基因隐私权与知情权的冲突 其二是保险公司 用人单位 银行 学校 档案部门 公安机关等社会组织是 否有权要求知悉公民的基因信息 6 随着 HGP 的不断发展引发了一系列颇具争议的伦理问题 案例 1 一对青年男女在做婚前检查时 测得男方携带亨廷顿舞蹈病基因 医生如实将 结果告知女方 随后女方提出分手 男方觉得这种结局是医生一手造成的 并 在情急之下将医生告上法庭 如果你是医生你是否会将实情告知女方 为什麽 美国公平就业机会委员会将美国北圣菲铁路公司告上法庭 要求这家公司停止 对其雇员进行基因缺陷检测 诉状中说 北圣菲铁路公司从部分雇员身上采集血样 然后进行基因缺陷检 测 这种把基因检测结果作为雇人基础的做法违反了美国残疾人法案 应该立 即禁止 这是美国首例与工作场所基因隐私和基因歧视有关的法律纠纷案 北圣菲铁路 公司是首批承认对雇员做基因检测的公司之一 2 基因歧视 2001 年初 是由四川大学华西法医学院物证教研室为刚八个月大的小男孩威龙 制作的 选取了 10 个位点的个人非特异遗传标志以及 DNA 指纹防伪条码 这 些条码中隐藏了个人的遗传基因信息 显示持有者存在的惟一性 拥有者将能 与世界上其他 60 亿人口区分开来 2002 年 9 月 河南省人民医院医学遗传研究所制出了中国第一张 18 个位点 的成人型基因身份证 资料说 只要申请者提供一滴血或一根带毛囊的毛发 口腔黏膜细胞或肌肉 皮肤等任何组织细胞 从中提取 DNA 进行分析 选出 18 个基因位点 再转化为防伪条码即可 3 基因身份证 现场血样与 7 个犯罪嫌疑人的 DNA 指纹比较 五 后基因组时代五 后基因组时代 哈佛大学科学家麦克贝斯说 人类基因组图谱并没有告诉我们所有基因的 身份 以及它们所编码的蛋白质