人类基因组计划已取得的成果

人类基因组计划已取得的成果HGP自1990年10月正式启动至今已有5年多时间，这5年所取得的成就使得人们不再像80年代后期那样对HGP的可行性持怀疑态度，正如美国HGP负责人FrancisCollins所说的，我们已从人类基因组计划中学到最重要的一课是这个计划是可以完成的。而且在HGP5周年之际，人们发现在资金未能达到原定资助强度的条件下，已提前完成了原定的进度。HGP主要包括四项任务：（1）遗传图谱的建立；（2）物理图谱的建立；（3）DNA顺序测定；（4）基因的识别。具体地来说这5年来有着如下四个方面的进展：1．遗传图谱遗传图谱是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率来确定它们之间的相对距离，测定单位用厘摩（cM）表示，1cM相当于1％的重组频率，大致相当于1Mb的长度。遗传连锁图无论对于物理图谱的构建还是对于重要生物学性状或疾病的定位都是至关重要的。至1994年底，在法国和美国科学家共同努力之下，完成了应用RFLP标志和可用PCR方法进行批量分析的微卫星DNA为标志，包含5826个位点，覆盖4000cM，分辨率高达的遗传图谱的制作。1996年3月法国科学家又报道了完全以微卫星标志构建的遗传连锁图，其中包括2335个位点，分辨率为。这些工作提前完成了原定于1998年完成的分辨率为2～5cM的计划，不仅为进一步的物理图谱构建提供了重要的依据，还可应用这张遗传图谱，通过基因组扫描（GenomicScanning）技术，对那些具有复杂性状的多基因病（如高血压、糖尿病、冠心病等）进行连锁分析，以完成这些疾病所涉及的易感基因的定位。2．物理图谱物理图谱用于确定各遗传标志之间的物理距离，其制作主要是通过大片段DNA操作技术，对标志进行定序和距离测定，为基因的分离、识别和基因组DNA顺序测定奠定基础。物理图谱的构建这5年来也有了长足的进步：建立了以15086个顺序标签位点（SequenceTaggedSite，STS）为标志，分辨率达199kb的物理图谱和构建了由225个YAC连续克隆重叠群组成的、覆盖范围达整个人类基因组75％的物理图谱。预计原定由30，000个STS标志组成，分辨率达100kb的物理图谱将于1997年完成。此外，应用放射杂交制图（RadiationHybridMapping）技术来制作物理图谱也在紧锣密鼓地进行中。3．DNA顺序测定人类基因组全部DNA顺序的测定是HGP的核心部分，在过去的5年中这方面也有了异常迅猛的发展。目前随着遗传和物理图谱工作的已经和即将完成，测序就成为今后10年工作的重中之重。在基因组计划上马之际，完成的最长的DNA顺序是250kb的巨细胞病毒顺序，花费了数年时间。而今，一个大测序中心可在一个月内完成一个细菌基因组（大于1Mb）的测序工作。至目前为止，世界上已有L．Hood、B．Booe和Sanger中心等三个研究小组完成了长度大于1Mb的人基因组顺序测定，其中包括T细胞受体区段、9号及22号染色体部分区段和Hunting-ton舞蹈病基因区段。大规模DNA测序技术以及分析大片段DNA序列的生物信息技术的进步，对完成人类基因组全部核苷酸顺序测定起着决定性作用，目前的方法有待进一步改进乃至革命。预期全部人类基因组测序工作将于2022年之前完成。4．基因的识别HGP的重要内容之一，是识别全部人类基因即基因组中发生转录表达的功能单位，并对其结构进行研究。目前常采用的策略有二：（1）从基因组DNA顺序中识别那些转录表达顺序即基因；（2）随机从cDNA文库中挑取克隆并进行部分测序。这些随机测出的部分cDNA顺序称为表达顺序标签（ExpressedSe－quenceTags，EST）。根据转录顺序的位置和距离绘制的图谱即转录图。过去5年里许多重要疾病（如脆性X综合征、Huntig－ton舞蹈病、Wilson氏病、多囊肾病）的致病基因被通过定位克隆技术（positionalcloning）克隆，而随着转录图中所定位的基因的密度和精度的提高，定位克隆技术将逐步被定位候选克隆法（Positional－candidateCloning）所取代。人类基因组计划中还包括若干个模式生物体基因组计划（见表），我国重点支持的水稻基因组研究计划似亦可划入这一范畴。模式生物体一直就是生命科学领域研究的基本模型，加之它们与人类相比基因组结构简单、单位DNA长度上基因密度高，易于基因的识