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人類(lèi)基因組
人的基因組
人類(lèi)基因組，又稱(chēng)人類(lèi)基因體，是指人的基因組，由23對染色體組成，其中包括22對體染色體、1條X染色體和1條Y染色體。人類(lèi)基因組含有約30億個(gè)DNA堿基對，堿基對是以氫鍵相結合的兩個(gè)含氮堿基，以胸腺嘧啶（T）、腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）和鳥(niǎo)嘌呤（G）四種堿基排列成堿基序列，其中A與T之間由兩個(gè)氫鍵連接，G與C之間由三個(gè)氫鍵連接，堿基對的排列在DNA中也只能是A對T，G對C。其中一部分的堿基對組成了大約20000到25000個(gè)基因。全世界的生物學(xué)與醫學(xué)界在人類(lèi)基因組計劃中，調查人類(lèi)基因組中的真染色質(zhì)基因序列，發(fā)現人類(lèi)的基因數量比原先預期的少得多，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(cháng)度的1.5%。
基本信息
| 中文名 | 人類(lèi)基因組 |
| 外文名 | Human Genome Project |
| 別名 | 人類(lèi)基因體 |
| 相關(guān)研究 | 人類(lèi)基因組計劃 |
| 所指 | 人的基因組 |
基本信息
現代遺傳學(xué)家認為，基因是DNA（脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳效應的特定核苷酸序列的總稱(chēng)，是具有遺傳效應的DNA分子片段。基因位于染色體上，并在染色體上呈線(xiàn)性排列。基因不僅可以通過(guò)復制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息得到表達。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(lèi)只有一個(gè)基因組，大約有2-3萬(wàn)個(gè)基因。人類(lèi)基因組計劃是美國科學(xué)家于1985年率先提出的，旨在人類(lèi)基因組闡明30億個(gè)堿基對的序列，發(fā)現所有人類(lèi)基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類(lèi)全部遺傳信息，使人類(lèi)第一次在分子水平上全面地認識自我。計劃于1990年正式啟動(dòng)，這一價(jià)值30億美元的計的目標是，為30億個(gè)堿基對構成的人類(lèi)基因組精確測序，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(guò)程就好像以步行的方式畫(huà)出從北京到上海的路線(xiàn)圖，并標明沿途的每一座山峰與山谷。雖然很慢，但非常精確。
隨著(zhù)人類(lèi)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)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。因為隨著(zhù)我們對人類(lèi)本身的了解邁上新的臺階，很多疾病的病因將被揭開(kāi)，藥物就會(huì )設計得更好些，治療方案就能“對因下藥”，生活起居、飲食習慣有可能根據基因情況進(jìn)行調整，人類(lèi)的整體健康狀況將會(huì )提高，二十一世紀的醫學(xué)基礎將由此奠定。
利用基因，人們可以改良果蔬品種，提高農作物的品質(zhì)，更多的轉基因植物和動(dòng)物、食品將問(wèn)世，人類(lèi)可能在新世紀里培育出超級物作。通過(guò)控制人體的生化特性，人類(lèi)將能夠恢復或修復人體細胞和器官的功能，甚至改變人類(lèi)的進(jìn)化過(guò)程。
人類(lèi)基因組計劃的目的
測出人類(lèi)基因組DNA的30億個(gè)堿基對的序列，發(fā)現所有的人類(lèi)基因，找出它們在染色體上的位置，破譯人類(lèi)全部遺傳信息。
組成
染色體
人類(lèi)基因組是由23對染色體（共46個(gè)）所構成，每一個(gè)染色體皆含有數百個(gè)基因，在基因與基因之間，會(huì )有一段可能含有調控序列和非編碼DNA的基因間區段。人類(lèi)擁有24種不同的染色體，其中有22個(gè)屬于體染色體，另外還有兩個(gè)能夠決定性別的性染色體，分別是X染色體與Y染色體。1號到22號染色體編號順序，大致符合他們由大到小的尺寸排列。最大的染色體約含有2億5千萬(wàn)個(gè)堿基對，最小的則約有3800萬(wàn)個(gè)堿基對。這些染色體通常以細絲狀存于細胞核內，若將單一細胞內的染色體拉成直線(xiàn)，那麼將大約有6英尺長(cháng)（1英尺=30.48公分）。
構建人類(lèi)基因組草圖
在人類(lèi)個(gè)體的體細胞中，通常含有來(lái)自親代的1到22對體染色體，再加上來(lái)自母親的X染色體，以及來(lái)自父親的X或Y染色體，總共是46個(gè)（23對）染色體。科學(xué)家將這些染色體分為7組：1號到3號是A組；4號與5號是B組；X染色體以及6號到12號是C組；13號到15號是D組；16號到18號是E組；19號與20號是F組；21號、22號與Y染色體是G組[4]。對于一般人類(lèi)來(lái)說(shuō)，每個(gè)細胞核內只有兩套染色體。
基因
人類(lèi)與其他物種的基因組比較（大約）
學(xué)名 | 中文名 | 堿基對數量 | 基因數量 |
Mycoplasmagenitalium | 580,000 | 500 | |
Streptococcuspneumoniae | 肺炎雙球菌 | 2,200,000 | 2,300 |
Haemophilusinfluenzae | 4,600,000 | 1,700 | |
Escherichiacoli | 大腸桿菌 | 4,600,000 | 4,400 |
Saccharomycescerevisiae | 12,000,000 | 5,538 |
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人體內估計約有20000到25000個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因。原本這個(gè)估計的數目超過(guò)100000，在更好的基因組序列品質(zhì)與基因識別技術(shù)出現之後，才逐漸向下修正為現在的數字。雖然人類(lèi)的基因數量比起某些較為原始的生物更少，但是在人類(lèi)細胞中使用了大量的選擇性剪接（alternativesplicing，又譯“可變剪切”，將轉錄產(chǎn)物中穿插在內含子中的外顯子以選擇性的方式進(jìn)行剪切及保留，形成不同的RNA剪切產(chǎn)物），這使得一個(gè)基因能夠制造出多種不同的蛋白質(zhì)，且人類(lèi)的蛋白質(zhì)組規模也較前述的兩個(gè)物種更龐大。也就是說(shuō)，長(cháng)期的進(jìn)化，使得基因的編碼效率更高了。
大多數人類(lèi)基因擁有許多的外顯子，且人類(lèi)的內含子比位在其兩端的外顯子更長(cháng)。這些基因參差不齊地分布在染色體中，每一個(gè)染色體皆含有一些基因較多的區段與基因較少的區段。這些區段的差異，則與染色體帶（chromosomebands）及GC含量相關(guān)。基因密度所顯現的非隨機模式之涵義與重要性尚未明了。
調控序列
人類(lèi)基因組含有許多不同的調控序列，并以此來(lái)控制基因表現。這些序列是典型的短序列，會(huì )出現在靠近基因的位置。由于高通量表達（high-throughputexpression；指利用電腦與機器輔助以進(jìn)行大量的序列分析）技術(shù)與比較基因組學(xué)研究的出現，人們開(kāi)始系統性地了解這些調控序列，以及它們共同構成的基因調控網(wǎng)絡(luò )（generegulatorynetwork）。
人們之所以能夠出辨認哪些基因序列是調控序列，是因為生物在演化過(guò)程中對基因的保留。以大約7千萬(wàn)年前到9千萬(wàn)年前分支的人類(lèi)與老鼠為例：若以電腦比較兩者的基因序列，并且將兩者皆保有的非編碼序列辨識出來(lái)，就可以知道哪些基因序列可能對于基因調控來(lái)說(shuō)相當重要。
人類(lèi)所擁有的調控序列所在位置，可以利用河豚的基因定位出來(lái)。因為河豚與人類(lèi)擁有相同的基因，同時(shí)也擁有和人類(lèi)相同的調控序列，但是「垃圾」基因比人類(lèi)更少。如此較為簡(jiǎn)潔的DNA序列，使得調控基因的位置較容易定位。
其他DNA
蛋白質(zhì)編碼序列（也就是外顯子）在人類(lèi)基因組中少于1.5%。在基因與調控序列之外，仍然有許多功能未知的廣大區域。科學(xué)家估計這些區域在人類(lèi)基因組中約占有97%，其中許多是屬于重復序列（repeatedsequence）、轉座子（transposon）與假基因（pseudogene）。除此之外，還有大量序列不屬于上述的已知分類(lèi)。
這些序列大多數可能是演化的產(chǎn)物，現在已經(jīng)沒(méi)有作用，也因此有時(shí)會(huì )被稱(chēng)作是「垃圾DNA」（junkDNA）[9]。不過(guò)有一些跡象顯示，這些序列可能會(huì )經(jīng)由某些仍然未知的方式產(chǎn)生作用。最近一些使用微陣列技術(shù)所作的實(shí)驗發(fā)現，大量非基因DNA事實(shí)上會(huì )被轉錄成為RNA[10]，這顯示轉錄作用背後可能還存在一些未知的機制。此外，不同種類(lèi)的哺乳動(dòng)物在演化的過(guò)程中共同保留了這些序列，也顯示基因組中還有很多作用未知的部分。人類(lèi)基因組內大量功能未知的序列，是目前科學(xué)研究的重點(diǎn)之一。
變異
大多數對于人類(lèi)遺傳變異的研究集中在單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphisms；SNPs），也就是DNA中的個(gè)別堿基變換。科學(xué)家分析估計，在人類(lèi)的富含基因的染色質(zhì)中，平均每100到1000個(gè)堿基會(huì )出現1個(gè)SNPs，不過(guò)密度并不均勻。由于SNPs的存在，如「所有人類(lèi)的基因有99%都是相同的」一的說(shuō)法并不精確。國際人類(lèi)基因組單體型圖計劃（InternationalHapMapProject），便是為了要將人類(lèi)基因組中的SNP變異作編錄，而組成的一個(gè)大規模合作計劃。
基因組中有一些小型的重復序列，它們所擁有的基因座與基因長(cháng)度，在不同的人類(lèi)個(gè)體之間有很大的變異性。這也是DNA指紋（DNAfingerprinting）與親子鑒定（paternitytesting）技術(shù)得以應用的基礎。異染色質(zhì)（heterochromatin）是人類(lèi)基因組的一些部分，總共包括有數百萬(wàn)個(gè)堿基對，這些堿基對在人類(lèi)族群之中的變異性也相當大。而且由于異染色質(zhì)的重復性很高而且長(cháng)度很長(cháng)，因此目前的技術(shù)仍然無(wú)法精確地解出它們的序列。
線(xiàn)粒體
大多數的基因是存在細胞核中，但是細胞中一個(gè)稱(chēng)為粒線(xiàn)體的胞器，也擁有自己的基因組。粒線(xiàn)體基因組在線(xiàn)粒體疾病（mitochondrialdisease）中具有一定的重要性。而且這些基因也可以用來(lái)研究人類(lèi)的演化，舉例而言，若分析人類(lèi)粒線(xiàn)體基因組的變異情況，將能夠使科學(xué)家描繪出人類(lèi)的共同祖先，稱(chēng)為「線(xiàn)粒體夏娃」（MitochondrialEve）。之所以稱(chēng)為夏娃，是因為粒線(xiàn)體是位于細胞質(zhì)中，而人類(lèi)的精子與卵子結合時(shí)，源自母親（女性）的卵子提供了絕大多數的細胞質(zhì)，因此人類(lèi)細胞中的粒線(xiàn)體基因皆是來(lái)自母親。
由于粒線(xiàn)體缺乏用來(lái)檢查復制錯誤的能力，因此粒線(xiàn)體DNA（mDNA）的變異速率比細胞核DNA（一般所指的DNA）更快。粒線(xiàn)體的突變速率快了20倍，這使mDNA能夠用來(lái)較為精確地追溯出母系祖先。研究族群中的mDNA，也能使人們得知此族群過(guò)去的遷移路徑，例如來(lái)自西伯利亞的美洲原住民；以及來(lái)自東南亞的波里尼西亞人。更有甚者，mDNA研究顯示在歐洲人的基因中并無(wú)參雜尼安德塔人的DNA。
與每個(gè)細胞核皆只有兩套染色體組成的核基因組不同，粒線(xiàn)體基因組在每個(gè)粒線(xiàn)體當中，皆有大約10個(gè)以環(huán)狀DNA，整個(gè)細胞里則約有8000個(gè)。每個(gè)環(huán)DNA上有16569個(gè)堿基對，共組成37個(gè)基因，其中13個(gè)是蛋白質(zhì)編碼，22個(gè)是RNA基因。這些基因大多與呼吸作用有關(guān)。
遺傳疾病
當一個(gè)或多個(gè)基因發(fā)生不正常表現時(shí)，便可能會(huì )使某個(gè)相對應的表型產(chǎn)生一些癥狀。遺傳異常的原因包括了基因突變、染色體數目異常，或是三聯(lián)體擴張重復突變（tripletexpansionrepeatmutations）。如果受損的基因會(huì )從親代遺傳到子代，那就會(huì )成為一種遺傳性疾病。目前已知有大約4000種遺傳疾病，囊腫性纖維化是其中最普遍的疾病之一。科學(xué)家通常會(huì )以群體遺傳學(xué)的方法進(jìn)行遺傳疾病的研究，對于疾病的治療，則是由一些經(jīng)過(guò)臨床遺傳學(xué)訓練，且同時(shí)也是遺傳學(xué)家的醫生來(lái)進(jìn)行。人類(lèi)基因組計劃的成果，使遺傳檢測技術(shù)能夠更有效地檢查出一些與基因有關(guān)的疾病，并且改進(jìn)治療方法。父母能夠透過(guò)遺傳咨詢(xún)來(lái)偵詢(xún)一些遺傳癥狀的嚴重性、遺傳的機率，以及如何避免或是改善這些癥狀。
基因劑量（Genedosage）會(huì )對人類(lèi)的表現型產(chǎn)生龐大的影響，對于染色體中造成疾病的復寫(xiě)、省略與分裂等現象的形成擁有一定的角色。例如唐氏癥患者（21號染色體為三體）有較高的比率得到阿茲海默癥，可能是因為與阿茲海默癥有關(guān)的類(lèi)淀粉前趨蛋白基因（位在21號染色體上）的過(guò)度表現所致。而且相對而言，唐氏癥患者中則有較低的比率得到乳癌，可能是因為腫瘤抑制基因（tumor-suppressorgene）的過(guò)度表現。
演化
比較基因組學(xué)（Comparativegenomics）對于哺乳類(lèi)基因組的研究顯示，人類(lèi)與大約兩億年前就已經(jīng)分化的各物種相比，有大約5%的比例在人類(lèi)基因組中保留了下來(lái)，其中包含許多的基因與調控序列。而且人類(lèi)與大多數已知的脊椎動(dòng)物間，也享有了一些相同的基因。
黑猩猩的基因組與人類(lèi)的基因組之間，有98.77%是相似的。而平均每一個(gè)屬于人類(lèi)的標準蛋白質(zhì)編碼基因，只與屬于黑猩猩的同源基因相差兩個(gè)氨基酸；并且有將近三分之一的人類(lèi)基因與黑猩猩的同源基因，能夠轉譯出相同的蛋白質(zhì)。人類(lèi)的2號染色體，是人類(lèi)與黑猩猩基因組之間的主要差異，這一條染色體是由黑猩猩的染色體12號與13號融合而成。
人類(lèi)在晚近的演化過(guò)程中失去了嗅覺(jué)受器基因，這解釋了為何人類(lèi)比起其他的哺乳動(dòng)物來(lái)說(shuō)，擁有較差的嗅覺(jué)。演化上的證據顯示，人類(lèi)與某些靈長(cháng)類(lèi)所擁有的彩色視覺(jué)，降低了這些物種對于嗅覺(jué)能力的需求。
研究
人類(lèi)基因組計劃
人類(lèi)基因組計劃（humangenomeproject,HGP）是由美國科學(xué)家于1985年率先提出，于1990年正式啟動(dòng)的。美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和國、日本國和中國科學(xué)家共同參與了這一價(jià)值達30億美元的人類(lèi)基因組計劃。這一計劃旨在為30多億個(gè)堿基對構成的人類(lèi)基因組精確測序息。與曼哈頓計劃和阿波羅計劃并稱(chēng)為三大科學(xué)計劃。
2000年6月26日，參加人類(lèi)基因組工程項目的美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和國、日本國和中國的6國科學(xué)家共同宣布，人類(lèi)基因組草圖的繪制工作已經(jīng)完成。最終完成圖要求測序所用的克隆能忠實(shí)地代表常染色體的基因組結構，序列錯誤率低于萬(wàn)分之一。95%常染色質(zhì)區域被測序，每個(gè)Gap小于150kb。完成圖將于2003年完成，比預計提前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(lèi)最后一個(gè)染色體——1號染色體的基因測序。在人體全部22對常染色體中，1號染色體包含基因數量最多，達3141個(gè)，是平均水平的兩倍，共有超過(guò)2.23億個(gè)堿基對，破譯難度也最大。一個(gè)由150名英國和美國科學(xué)家組成的團隊歷時(shí)10年，才完成了1號染色體的測序工作。科學(xué)家不止一次宣布人類(lèi)基因組計劃完工，但推出的均不是全本，這一次殺青的“生命之書(shū)”更為精確，覆蓋了人類(lèi)基因組的99．99%。解讀人體基因密碼的“生命之書(shū)”宣告完成，歷時(shí)16年的人類(lèi)基因組計劃書(shū)寫(xiě)完了最后一個(gè)章節。
中國參與
1999年7月7日，中國科學(xué)院遺傳研究所人類(lèi)基因組中心注冊參與國際人類(lèi)基因組計劃；同年9月，國際協(xié)作組接受了申請，并為中國劃定了所承擔的工作區域——位于人類(lèi)第3號染色體短臂上。人類(lèi)基因組計劃的核心內容是構建DNA序列圖，即分析人類(lèi)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。中國所負責區域的測序任務(wù)由中國科學(xué)院基因組信息學(xué)中心、國家人類(lèi)基因組南方中心、國家人類(lèi)基因組北方中心共同承擔，測定了3.84億個(gè)堿基，所有指標均達到國際人類(lèi)基因組計劃協(xié)作組對“完成圖”的要求。2003年4月15日，美、英、日、法、德、中6國領(lǐng)導人聯(lián)名發(fā)表《六國政府首腦關(guān)于完成人類(lèi)基因組序列圖的聯(lián)合聲明》，宣告人類(lèi)基因組計劃圓滿(mǎn)完成。中國高質(zhì)量完成人類(lèi)基因組計劃中所承擔的測序任務(wù)，表明中國在基因組學(xué)研究領(lǐng)域已達到國際先進(jìn)水平。
專(zhuān)利問(wèn)題
24條染色體上的專(zhuān)利數目 | ||
染色體編號 | 基因數目 | 專(zhuān)利數目 |
1號 | 2769 | 504 |
2號 | 1776 | 330 |
3號 | 1445 | 307 |
4號 | 1023 | 215 |
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從1981年到1995年間，全世界共有1175件DNA序列的專(zhuān)利許可。早期的申請對象主要是機能已知的基因，後來(lái)原屬于美國國家衛生研究院的克萊格·凡特，將2716件尚未了解功能的基因，反轉錄成cDNA型式，并且提交專(zhuān)利申請。這些申請受到了當時(shí)掌管NIH基因組部門(mén)的詹姆士·華生等許多科學(xué)家的反對，并且被專(zhuān)利局駁回。
目前人們對于基因資訊是否應該登記專(zhuān)利仍有爭議。由于學(xué)術(shù)研究并非營(yíng)利性，因此通常不受這些專(zhuān)利所拘束。此外由于美國政府近年來(lái)將專(zhuān)利申請條件提高，因此與DNA有關(guān)的專(zhuān)利許可，在2001年之後已逐漸減少。到2005年4月為止，美國國家生計資訊中心所記載的基因資料中，有82%沒(méi)有專(zhuān)利標示，另外有14%屬于私人機構，3%屬于公家單位。
右表顯示2006年時(shí)每條染色體上的基因數目與專(zhuān)利數目，由于有時(shí)候會(huì )有多個(gè)基因登記成一項專(zhuān)利；或者是一個(gè)基因擁有多項專(zhuān)利，因此表中的基因與專(zhuān)利不一定有一對一的關(guān)系。
圖譜
基因組圖譜主要可以分成兩種，一種是遺傳圖譜（geneticmap），另一種則是物理圖譜（physicalmap）。遺傳圖譜是利用基因的重組率來(lái)做分析，單位是摩根（morgan）。這種圖譜表現出來(lái)的是基因或特定DNA片段之間的相對位置，而不是它們各自的絕對位置。物理圖譜則是DNA兩點(diǎn)的實(shí)際距離，是實(shí)際將DNA片段排序而得，單位是堿基的數目（如Kb；kilobase）。有時(shí)候物理圖譜上相隔很遠的基因，可能會(huì )因為發(fā)生互換的機率較少（雖然理論上相隔愈遠互換率愈高），而在遺傳圖譜上顯得較相近。
3D圖譜
華中農大專(zhuān)家阮一駿教授最新揭示了基因如何相互作用影響，包括遠程相互作用的機制，這將有利于科學(xué)家們深入了解人類(lèi)基因工作的原理，以及探索相關(guān)疾病的遺傳機制。這一成果公布在Cell雜志上。
這項新發(fā)現就揭示出，雖然人類(lèi)基因組中的基因相互相隔甚遠，但是相關(guān)的基因實(shí)際上能通過(guò)長(cháng)距離的染色體相互作用，以及高度有序的染色體構架，有序的進(jìn)行組織。這表明人類(lèi)細胞中存在一種類(lèi)似細胞操縱系統的拓撲學(xué)機制，能幫助轉錄調控，而這種拓撲調控機制也有助于解析人類(lèi)基因中的遺傳元素。
這項由阮一駿博士完成的研究成果解決了基因之間，以及開(kāi)啟或者關(guān)閉基因的人類(lèi)基因組元件之間，如何相互溝通的基礎性問(wèn)題。他們利用一種稱(chēng)為ChIA-PET的DNA圖譜技術(shù)，從三維結構上揭示了人類(lèi)基因組中基因，如何在恰當的時(shí)間里相互影響，基因激活的。我認為這項成果將會(huì )很快從基礎科研文獻中，進(jìn)入課本，幫助學(xué)生們更好的理解人類(lèi)基因組的操控原理。而ChIA-PET技術(shù)，作為人類(lèi)基因組探索的‘望遠鏡’，也將成為一種具有創(chuàng )新性，重要的分子分析工具。
研究現狀
1、人類(lèi)基因組測序
1990年～1998年，人類(lèi)基因組序列已完成和正在測序的共計約330Mb，占人基因組的11%左右；已識別出人類(lèi)疾病相關(guān)的基因200個(gè)左右。此外，細菌、古細菌、支原體和酵母等17種生物的全基因組的測序已經(jīng)完成。
值得一提的是，企業(yè)與研究部門(mén)的攜手，將大大地促進(jìn)測序工作的完成。美國的基因組研究所（TheInstituteofGenomeResearch,TIGR）與PE（Perkin-Elmar）公司合作建立新公司，三年內投資2億美元，預計于2002年完成全序列的測定。這一進(jìn)度將比美國政府資助的HGP的預定目標提前三年。美國加州的一家遺傳學(xué)數據公司（Incyte）宣布（1998年〕，兩年內測定基因組中的蛋白質(zhì)編碼序列以及密碼子中的單核苷酸的多態(tài)性，最后將繪制一幅人的10萬(wàn)個(gè)基因的定位圖。與Incyte公司合作的HGS（HumanGenomeScience）公司的負責人宣稱(chēng)，截止1998年8月，該公司已鑒定出10萬(wàn)多個(gè)基因（人體基因約為12萬(wàn)個(gè)），并且得到了95%以上基因的EST（expressedsequencetag）或其部分序列。
1998年9月14日美國國家人類(lèi)基因組計劃研究所（NHGRI）和美國能源部基因組研究計劃的負責人在一次咨詢(xún)會(huì )議上宣布，美國政府資助的人類(lèi)基因組計劃將于2001年完成大部分蛋白質(zhì)編碼區的測序，約占基因組的三分之一，測序的差錯率不超過(guò)萬(wàn)分之一。同時(shí)還要完成一幅“工作草圖”，至少覆蓋基因組的90%，差錯率為百分之一。2003年完成基因組測序，差錯率為萬(wàn)分之一。這一時(shí)間表顯示，計劃將比開(kāi)始的目標提前兩年完成。
疾病基因的定位克隆
人類(lèi)基因組計劃的直接動(dòng)因是要解決包括腫瘤在內的人類(lèi)疾病的分子遺傳學(xué)問(wèn)題。6000多個(gè)單基因遺傳病和多種大面積危害人類(lèi)健康的多基因遺傳病的致病基因及相關(guān)基因，代表了對人類(lèi)基因中結構和功能完整性至關(guān)重要的組成部分。所以，疾病基因的克隆在HGP中占據著(zhù)核心位置，也是計劃實(shí)施以來(lái)成果最顯著(zhù)的部分。
在遺傳和物理作圖工作的帶動(dòng)下，疾病基因的定位、克隆和鑒定研究已形成了，從表位→蛋白質(zhì)→基因的傳統途徑轉向“反求遺傳學(xué)”或“定位克隆法”的全新思路。隨著(zhù)人類(lèi)基因圖的完成，3000多個(gè)人類(lèi)基因已被精確地定位于染色體的各個(gè)區域。今后，一旦某個(gè)疾病位點(diǎn)被定位，就可以從局部的基因圖中遴選出相關(guān)基因進(jìn)行分析。這種被稱(chēng)為“定位候選克隆”的策略，將大大提高發(fā)現疾病基因的效率。
多基因病的研究
目前，人類(lèi)疾病的基因組學(xué)研究已進(jìn)入到多基因疾病這一難點(diǎn)。由于多基因疾病不遵循孟德?tīng)栠z傳規律，難以從一般的家系遺傳連鎖分析取得突破。這方面的研究需要在人群和遺傳標記的選擇、數學(xué)模型的建立、統計方法的改進(jìn)等方面進(jìn)行艱苦的努力。近來(lái)也有學(xué)者提出，用比較基因表達譜的方法來(lái)識別疾病狀態(tài)下基因的激活或受抑。實(shí)際上，“癌腫基因組解剖學(xué)計劃（CancerGenomeAnatomyProject,CGAP”就代表了在這方面的嘗試。
中國的人類(lèi)基因組研究
國際HGP研究的飛速發(fā)展和日趨激烈的基因搶奪戰已引起了中國政府和科學(xué)界的高度重視。在政府的資助和一批高水平的生命科學(xué)家帶領(lǐng)下，中國已建成了一批實(shí)力較強的國家級生命科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室，組建了北京、上海人類(lèi)基因組研究中心。有了研究人類(lèi)基因組的條件和基礎，并引進(jìn)和建立了一批基因組研究中的新技術(shù)。中國的HGP在多民族基因保存、基因組多樣性的比較研究方面取得了令人滿(mǎn)意的成果，同時(shí)在白血病、食管癌、肝癌、鼻咽癌等易感基因研究方面亦取得了較大進(jìn)展。
首先建立了寡核苷酸引物介導的人類(lèi)高分辨染色體顯微切割和顯微基因克隆技術(shù)；已建立的17種染色體特異性DNA文庫和24種染色體區特異性DNA文庫及其探針；構建了人X染色體YAC圖譜，已完成了人X染色體Xp11.2-p21.3跨度的約35cMSTS－YAC圖譜的構建；建立了YAC－cDNA篩選技術(shù)。
目前的研究工作還包括：疾病和功能相關(guān)新基因的分離、測序和克隆的技術(shù)和方法學(xué)的創(chuàng )新研究；中國少數民族HLA分型研究及特種基因的分析；人胎腦cDNA文庫的構建和新基因的克隆研究。
中國是世界上人口最多的國家，有56個(gè)民族和極為豐富的病種資源，并且由于長(cháng)期的社會(huì )封閉，在一些地區形成了極為難得的族群和遺傳隔離群，一些多世代、多個(gè)體的大家系具有典型的遺傳性狀，這些都是克隆相關(guān)基因的寶貴材料。但是，由于中國的HGP研究工作起步較晚、底子薄、資金投入不足，缺乏一支穩定的、高素質(zhì)的青年生力軍，中國的HGP研究工作與國外近年來(lái)的驚人發(fā)展速度相比，差距還很大，并且有進(jìn)一步加大的危險。如果我們在這場(chǎng)基因爭奪戰中不能堅守住自己的陣地，那么在21世紀的競爭中我們又將處于被動(dòng)地位：我們不能自由地應用基因診斷和基因治療的權力，我們不能自由地進(jìn)行生物藥物的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)，我們亦不能自由地推動(dòng)其他基因相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
展望
生命科學(xué)工業(yè)的形成
由于基因組研究與制藥、生物技術(shù)、農業(yè)、食品、化學(xué)、化妝品、環(huán)境、能源和計算機等工業(yè)部門(mén)密切相關(guān)，更重要的是基因組的研究可以轉化為巨大的生產(chǎn)力，國際上一批大型制藥公司和化學(xué)工業(yè)公司大規模紛紛投巨資進(jìn)軍基因組研究領(lǐng)域，形成了一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)部門(mén)，即生命科學(xué)工業(yè)。
世界上一些大的制藥集團紛紛投資建立基因組研究所。Ciba-Geigy和Ssandoz合資組建了Novartis公司，并斥資2.5億美元建立研究所，開(kāi)展基因組研究工作。SmithKline公司花1.25億美元加快測序的進(jìn)度，將藥物開(kāi)發(fā)項目的25%建立在基因組學(xué)之上。Glaxo-Wellcome在基因組研究領(lǐng)域投入4，700萬(wàn)美元，將研究人員增加了一倍。
大型化學(xué)工業(yè)公司向生命科學(xué)工業(yè)轉軌。孟山都公司早在1985年就開(kāi)始轉向生命科學(xué)工業(yè)。至1997年，該公司向生物技術(shù)和基因組研究的投入已高達66億美元。1998年4月，杜邦公司宣布改組成三個(gè)實(shí)業(yè)單位，由生命科學(xué)領(lǐng)頭。1998年5月，該公司又宣布放棄能源公司Conaco，將其改造成一家生命科學(xué)公司。Dow化學(xué)公司用9億美元購入EliLilly公司40%的股票，從事谷物和食品研究，后又成立了生命科學(xué)公司。Hoechst公司則出售了它的基本化學(xué)品部門(mén)，轉項投資生物技術(shù)和制藥。
傳統的農業(yè)和食品部門(mén)也出現了向生物技術(shù)和制藥合并的趨勢。GenzymeTransgenics公司培養出的基因工程羊能以較高的產(chǎn)量生產(chǎn)抗凝血酶III，一群羊的酶產(chǎn)量相當于投資1.15億美元工廠(chǎng)的產(chǎn)量。據估計，轉基因動(dòng)物生產(chǎn)的藥物成本是大規模細胞培養法的十分之一。一些公司還在研究生產(chǎn)能抗骨質(zhì)疏松的谷物，以及大規模生產(chǎn)和加工基因工程食品。
能源、采礦和環(huán)境工業(yè)也已在分子水平上向基因組研究匯合。例如，用產(chǎn)甲烷菌Methanobacterium作為一種新能源。用抗輻射的細菌Deinococcusradiodurans清除放射性物質(zhì)的污染，并在轉入tod基因后，在高輻射環(huán)境下清除多種有害化學(xué)物質(zhì)的污染。
功能基因組學(xué)
人類(lèi)基因組計劃當前的整體發(fā)展趨勢是什么？一方面，在順利實(shí)現遺傳圖和物理圖的制作后，結構基因組學(xué)正在向完成染色體的完整核酸序列圖的目標奮進(jìn)。另一方面，功能基因組學(xué)已提上議事日程。人類(lèi)基因組計劃已開(kāi)始進(jìn)入由結構基因組學(xué)向功能基因組學(xué)過(guò)渡、轉化的過(guò)程。在功能基因組學(xué)研究中，可能的核心問(wèn)題有：基因組的表達及其調控、基因組的多樣性、模式生物體基因組研究等。
基因組的表達及其調控
一個(gè)細胞的基因轉錄表達水平能夠精確而特異地反映其類(lèi)型、發(fā)育階段以及反應狀態(tài)，是功能基因組學(xué)的主要內容之一。為了能夠全面地評價(jià)全部基因的表達，需要建立全新的工具系統，其定量敏感性水平應達到小于1個(gè)拷貝/細胞，定性敏感性應能夠區分剪接方式，還須達到檢測單細胞的能力。近年來(lái)發(fā)展的DNA微陣列技術(shù)，如DNA芯片，已有可能達到這一目標。
研究基因轉錄表達不僅是為了獲得全基因組表達的數據，以作為數學(xué)聚類(lèi)分析。關(guān)鍵問(wèn)題是要解析控制整個(gè)發(fā)育過(guò)程或反應通路的基因表達網(wǎng)絡(luò )的機制。網(wǎng)絡(luò )概念對于生理和病理條件下的基因表達調控都是十分重要的。一方面，大多數細胞中基因的產(chǎn)物都是與其它基因的產(chǎn)物互相作用的；另一方面，在發(fā)育過(guò)程中大多數的基因產(chǎn)物都是在多個(gè)時(shí)間和空間表達并發(fā)揮其功能，形成基因表達的多效性。在一個(gè)意義上，每個(gè)基因的表達模式只有放到它所在的調控網(wǎng)絡(luò )的大背景下，才會(huì )有真正的意義。進(jìn)行這方面的研究，有必要建立高通量的小鼠胚胎原位雜交技術(shù)。
2)蛋白質(zhì)組學(xué)研究
蛋白質(zhì)組學(xué)研究是要從整體水平上研究蛋白質(zhì)的水平和修飾狀態(tài)。目前正在發(fā)展標準化和自動(dòng)化的二維蛋白質(zhì)凝膠電泳的工作體系。首先用一個(gè)自動(dòng)系統來(lái)提取人類(lèi)細胞的蛋白質(zhì)，繼而用色譜儀進(jìn)行部分分離，將每區段中的蛋白質(zhì)裂解，再用質(zhì)譜儀分析，并在蛋白質(zhì)數據庫中通過(guò)特征分析來(lái)認識產(chǎn)生的多肽。
蛋白質(zhì)組研究的另一個(gè)重要內容是建立蛋白質(zhì)相互關(guān)系的目錄。生物大分子之間的相互作用構成了生命活動(dòng)的基礎。組裝基因組各成分間的詳盡作圖已在T7噬菌體（55個(gè)基因）獲得成功。如何在模式生物（如酵母）和人類(lèi)基因組的研究中建立自動(dòng)方法，認識不同的生化通路，是值得探討的問(wèn)題。
3)生物信息學(xué)的應用
目前，生物信息學(xué)已大量應用于基因的發(fā)現和預測。然而，利用生物信息學(xué)去發(fā)現基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物的功能更為重要。模式生物體中越來(lái)越多的蛋白質(zhì)構建編碼單位被識別，無(wú)疑為基因和蛋白質(zhì)同源關(guān)系的搜尋和家族的分類(lèi)提供了極其寶貴的信息。同時(shí)，生物信息學(xué)的算法、程序也在不斷改善，使得不僅能夠從一級結構，也能從估計結構上發(fā)現同源關(guān)系。但是，利用計算機模擬所獲得的理論數據，還需要經(jīng)過(guò)實(shí)驗經(jīng)過(guò)的驗證和修正。
基因組多樣性的研究
人類(lèi)是一個(gè)具有多態(tài)性的群體。不同群體和個(gè)體在生物學(xué)性狀以及在對疾病的易感性與抗性上的差別，反映了進(jìn)化過(guò)程中基因組與內、外部環(huán)境相互作用的結果。開(kāi)展人類(lèi)基因組多樣性的系統研究，無(wú)論對于了解人類(lèi)的起源和進(jìn)化，還是對于生物醫學(xué)均會(huì )產(chǎn)生重大的影響。
1）對人類(lèi)DNA的再測序
可以預測，在完成第一個(gè)人類(lèi)基因組測序后，必然會(huì )出現對各人種、群體進(jìn)行再測序和精細基因分型的熱潮。這些資料與人類(lèi)學(xué)、語(yǔ)言學(xué)的資料項結合，將有可能建立一個(gè)全人類(lèi)的數據庫資源，從而更好地了解人類(lèi)的歷史和自身特征。另外，基因組多樣性的研究將成為疾病基因組學(xué)的主要內容之一，而群體遺傳學(xué)將日益成為生物醫藥研究中的主流工具。需要對各種常見(jiàn)多因素疾病（如高血壓、糖尿病和精神分裂癥等）的相關(guān)基因及癌腫相關(guān)基因在基因組水平進(jìn)行大規模的再測序，以識別其變異序列。
2）對其它生物的測序
對進(jìn)化過(guò)程各個(gè)階段的生物進(jìn)行系統的比較DNA測序，將揭開(kāi)生命35億年的進(jìn)化史。這樣的研究不僅能勾畫(huà)出一張詳盡的系統進(jìn)化樹(shù)，而且將顯示進(jìn)化過(guò)程中最主要的變化所發(fā)生的時(shí)間及特點(diǎn)，比如新基因的出現和全基因組的復制。
認識不同生物中基因序列的保守性，將能夠使我們有效地認識約束基因及其產(chǎn)物的功能性的因素。對序列差異性的研究則有助于認識產(chǎn)生大自然多樣性的基礎。在不同生物體之間建立序列變異與基因表達的時(shí)空差異之間的相關(guān)性，將有助于揭示基因的網(wǎng)絡(luò )結構。
開(kāi)展對模式生物體的研究
1）比較基因組研究
在人類(lèi)基因組的研究中，模式生物體的研究占有極其重要的地位。盡管模式生物體的基因組的結構相對簡(jiǎn)單，但是它們的核心細胞過(guò)程和生化通路在很大程度上是保守的。這項研究的意義是：1〕有助于發(fā)展和檢驗新的相關(guān)技術(shù)，如大規模測序、大規模表達譜檢驗、大規模功能篩選等；2〕通過(guò)比較和鑒定，能夠了解基因組的進(jìn)化，從而加速對人類(lèi)基因組結構和功能的了解；3〕模式生物體間的比較研究，為闡明基因表達機制提供了重要的線(xiàn)索。
目前對于基因組總體結構組成方面的知識，主要來(lái)源于模式生物體的基因組序列分析。通過(guò)對不同物種間基因調控序列的計算機分析，已發(fā)現了一定比例的保守性核心調控序列。根據這些序列建立的表達模式數據庫對破譯基因調控網(wǎng)絡(luò )提供了必要的條件。
2）功能缺失突變的研究
識別基因功能最有效的方法，可能是觀(guān)察基因表達被阻斷后在細胞和整體所產(chǎn)生的表型變化。在這方面，基因剔除方法（knock-out）是一項特別有用的工具。目前。國際上已開(kāi)展了對酵母、線(xiàn)蟲(chóng)和果蠅的大規模功能基因組學(xué)研究，其中進(jìn)展最快的是酵母。歐共體為此專(zhuān)門(mén)建立了一個(gè)稱(chēng)為EUROFAN(EuropeanFunctionalAnalysisNetwork）的研究網(wǎng)絡(luò )。美國、加拿大和日本也啟動(dòng)了類(lèi)似的計劃。
隨著(zhù)線(xiàn)蟲(chóng)和果蠅基因組測序的完成，將來(lái)也可能開(kāi)展對這兩種生物的類(lèi)似性研究。一些突變株系和技術(shù)體系建立后，不僅能夠成為研究單基因功能的有效手段，而且為研究基因冗余性和基因間的相互作用等深層次問(wèn)題奠定了基礎。小鼠作為哺乳動(dòng)物中的代表性模式生物，在功能基因組學(xué)的研究中展有特殊的地位。同源重組技術(shù)可以破壞小鼠的任何一個(gè)基因，這種方法的缺點(diǎn)是費用高。利用點(diǎn)突變、缺失突變和插入突變造成的隨機突變是另一中可能的途徑。對于人體細胞而言，建立反義寡核苷酸和核酶瞬間阻斷基因表達的體系可能更加合適。蛋白質(zhì)水平的剔除術(shù)也許是說(shuō)明基因功能最有力的手段。利用組合化學(xué)方法有望生產(chǎn)出化學(xué)剔除試劑，用于激活或失活各種蛋白質(zhì)。
總之，模式生物體的基因組計劃為人類(lèi)基因組的研究提供了大量的信息。今后，模式生物體的研究方向是將人類(lèi)基因組8～10萬(wàn)個(gè)編碼基因的大部分轉化為已知生化功能的多成分核心機制。而要獲得酶一種人類(lèi)進(jìn)化保守性核心機制的精細途徑，以及它們的紊亂導致疾病的各種途徑的知識，將只能來(lái)自對人類(lèi)自身的研究。
通過(guò)功能基因組學(xué)的研究，人類(lèi)最終將將能夠了解哪些進(jìn)化機制已經(jīng)確實(shí)發(fā)生，并考慮進(jìn)化過(guò)程還能夠有哪些新的潛能。一種新的解答發(fā)育問(wèn)題的方法可能是，將蛋白質(zhì)功能域和調控順序進(jìn)行重新的組合，建立新的基因網(wǎng)絡(luò )和形態(tài)發(fā)生通路。也就是說(shuō)，未來(lái)的生物科學(xué)不僅能夠認識生物體是如何構成和進(jìn)化的，而且更為誘人的是產(chǎn)生構建新的生物體的可能潛力。
人類(lèi)基因組計劃大事記
1990年10月，國際人類(lèi)基因組計劃啟動(dòng)。
1999年9月，中國獲準加入人類(lèi)基因組計劃。
2000年4月底，中國科學(xué)家完成1%人類(lèi)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對染色體的測序工作。
2000年6月26日，六國科學(xué)家公布人類(lèi)基因組工作框架圖。
2001年8月26日，中國提前兩年完成1%人類(lèi)基因組測序任務(wù)。
2003年4月15日，六個(gè)國家共同宣布人類(lèi)基因組序列圖完成。
意義
“人類(lèi)基因組計劃”是由美國科學(xué)家、諾貝爾獎獲得者達爾貝科提出的，其目標是測定人類(lèi)23對染色體的遺傳圖譜、物理圖譜和DNA序列，換句話(huà)說(shuō)測出人體細胞中23對染色體上全部30億個(gè)堿基（或稱(chēng)核苷酸）的序列，把總數約10萬(wàn)個(gè)的基因都明確定位在染色體上，破譯人類(lèi)全部遺傳信息。1990年美國國會(huì )批準“人類(lèi)基因組計劃”，聯(lián)邦政府撥款30億美元啟動(dòng)了該計劃，隨后英國、日本、法國、德國和中國相繼加入。這個(gè)計劃的意義可以與征服宇宙相媲美，被稱(chēng)為生命科學(xué)的“登月計劃”。
人體細胞中有23對共46條染色體，一個(gè)染色體由一條脫氧核糖核酸，即DNA分子組成，DNA又由四種核苷酸A、G、T和C排列而成。基因是DNA分子上具有遺傳效應的片段，或者說(shuō)是遺傳信息的結構與功能的單位，基因組指的則是一個(gè)物種遺傳信息的總和。如果將人體細胞中30億個(gè)堿基的序列全部弄清楚后，如果印成書(shū)，以每頁(yè)3000個(gè)印刷符號計，會(huì )有100萬(wàn)頁(yè)。就是這樣一本“天書(shū)”，蘊藏著(zhù)人的生、老、病、死的豐富信息，也是科學(xué)家們進(jìn)一步探索生命奧秘的“地圖”，其價(jià)值難以估量。就其科學(xué)價(jià)值來(lái)說(shuō)，從基因組水平去研究遺傳，更接近生命科學(xué)的本來(lái)面目，由此還可以帶動(dòng)生物信息學(xué)等一批相關(guān)學(xué)科的形成和發(fā)展，可能帶來(lái)的經(jīng)濟效益也是驚人的。
科學(xué)家們測出人類(lèi)基因組全序列之后，對人體這個(gè)復雜的系統會(huì )有更好的認識，針對基因缺陷的基因療法也會(huì )更有前景。而據美國《時(shí)代》周刊預測，到2010年，利用基因療法已經(jīng)可以治療血友病、心臟病及一些癌癥等。在醫學(xué)上，人類(lèi)基因與人類(lèi)疾病有相關(guān)性，與疾病直接相關(guān)的基因有5000-6000條，目前已有1500個(gè)相關(guān)基因被分離和確認。一旦弄清某基因與某疾病有關(guān)，人們就可以用基因直接制藥，或通過(guò)篩選后制藥，其科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟效益十分明顯。
人類(lèi)基因組計劃尚未結束，后基因組計劃已經(jīng)被提上了議事日程。在科學(xué)家們看來(lái)，完成人類(lèi)基因組DNA全序列測定只是破譯人類(lèi)遺傳密碼的基礎，更重要和更大量的工作是功能基因組的研究。此外，基因的作用是編碼蛋白質(zhì)，真正執行生命活動(dòng)的是蛋白質(zhì)，與基因組學(xué)相比，蛋白質(zhì)組學(xué)更接近生命的本來(lái)面目，一些科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始了蛋白質(zhì)組的研究。
基因組如何改變未來(lái)
人類(lèi)基因組研究是一項基礎性的研究，有科學(xué)家把基因組圖譜看成是指路圖，類(lèi)似于化學(xué)中的元素周期表，也有科學(xué)家把基因組圖譜比作字典；但不論是從哪個(gè)角度去闡釋?zhuān)祟?lèi)對自身在分子水平上的研究，其應用前景都是相當廣闊的，尤其是在促進(jìn)人類(lèi)健康、預防疾病、延長(cháng)壽命等方面。國家人類(lèi)基因組南方中心主任陳竺院士認為，人類(lèi)10萬(wàn)個(gè)基因的信息以及相應的染色體位置被闡明后，將成為醫學(xué)和生物制藥產(chǎn)業(yè)知識和技術(shù)創(chuàng )新的源泉。從目前研究來(lái)看，一些困擾人類(lèi)健康的主要疾病，例如心腦血管疾病、糖尿病、肝病、癌癥等都與基因有關(guān)，依據已知的基因序列和功能，找出這些基因并針對相應的靶位進(jìn)行藥物篩選，甚至基于已有的基因知識來(lái)設計新藥。基因藥物將成為21世紀醫藥中的一支新銳。也正因此，各大生物醫藥公司對于基因的爭奪才日趨白熱化。
基因研究不僅能夠為篩選和設計新藥提供基礎數據，也為利用基因進(jìn)行檢測和治療提供了可能。由于現在了解的主要疾病大多不是單基因疾病，而具有不同基因序列的人對不同的疾病會(huì )有不同的敏感性，比如，有同樣生活習慣和生活環(huán)境的人，對同一種病的易感性會(huì )非常的不一樣，都是吸煙人群，有人就易患肺癌，有人卻不易。醫生會(huì )根據各人不同的基因序列給予指導，因人而異地養成科學(xué)合理的生活習慣，最大可能地預防疾病。
科學(xué)家們認為，人類(lèi)有一個(gè)共同的基因組。任意挑出兩個(gè)人，他們的基因序列99.9%以上是相同的。不同種族、不同個(gè)體間基因序列的差異不到0.1%，但正是極少數基因上的序列差別，形成了地球上千差萬(wàn)別的蕓蕓眾生。
也許30-40年以后，如果你去看病，醫生會(huì )問(wèn)你是否帶上了自己的基因圖譜檔案，你也會(huì )質(zhì)疑醫生是否具有解讀某種級別的個(gè)人基因圖譜的資格。中國科學(xué)院遺傳研究所人類(lèi)基因組中心于軍教授認為，隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，或許在一二十年后，基因組測序所需的時(shí)間和成本就能降低到個(gè)人可以接受的程度。屆時(shí)，醫生可根據這些信息對某些疾病作出正確的基因診斷和預測某些疾病發(fā)生的可能性，進(jìn)而對患者實(shí)施基因治療和生活指導等。
隨著(zhù)基因和基因組研究的進(jìn)展，許多疾病在發(fā)作之前就能在分子水平上得到治療，對人類(lèi)“衰老基因”和“長(cháng)壽基因”的詳細了解也將激發(fā)人類(lèi)為增加自己壽命而努力。
目前，一些國家的人口平均壽命已突破80歲，中國也突破了70歲。柯林斯預測說(shuō)，到2050年，人類(lèi)的平均壽命將達到90-95歲。中國工程院院士、中國醫學(xué)科學(xué)院院長(cháng)巴德年教授則說(shuō)，再過(guò)20年人類(lèi)有望攻克癌癥，心腦血管疾病可望得到有效防治，在2020-2030年間，可能出現人口平均壽命突破100歲的國家。
今天的基因組計劃將如何改變我們的未來(lái)？人類(lèi)基因組研究的知名專(zhuān)家、美國塞萊拉公司首席科學(xué)家范特教授說(shuō)的一句話(huà)是最好的答案：“破譯基因組密碼的意義就如同在剛發(fā)現電的那個(gè)時(shí)代，沒(méi)有人能想像出個(gè)人電腦、互聯(lián)網(wǎng)一樣。”未來(lái)是難以預料的，但它已經(jīng)越來(lái)越多地掌握在了人類(lèi)自己的手中。
重要成果
HGP自1990年10月正式啟動(dòng)至今已有7年多時(shí)間，這7年所取得的成就使得人們不再像80年代后期那樣對HGP的可行性持懷疑態(tài)度，正如美國HGP負責人FrancisCollins所說(shuō)的，我們已從人類(lèi)基因組計劃中學(xué)到最重要的一課是，這個(gè)計劃是完全可以的。而且在HGP執行至今，人們發(fā)現在資金未能到達原定資助強度的條件下，已提前完成了原定的進(jìn)度。HGP主要包括四項任務(wù)：⑴遺傳圖譜的建立；⑵物理圖譜的建立；⑶DNA順序測定；⑷基因的識別。具體來(lái)說(shuō)這幾年來(lái)有著(zhù)如下四個(gè)方面的進(jìn)展：
遺傳圖譜
遺傳圖譜是通過(guò)計算機連鎖的遺傳標志之間的重組頻率來(lái)確定它們之間的相對距離。至1994年底，在法國和美國科學(xué)家共同努力之下，完成了應用RFLP標志和可用PCR方法進(jìn)行批量分析的微衛星DNA為標志，包含5826個(gè)位點(diǎn)，覆蓋400cM，分辨率高達0.7cM的遺傳圖譜的制作。1996年3月法國科學(xué)家又報道了完全為微衛星標志構建的遺傳連鎖圖，其中包括2335個(gè)位點(diǎn)，分辨率為1.6cM。這些工作提前完成了原定于1998年完成的分辨率為2～5cM的計劃，不僅為進(jìn)一步的物理圖譜構建提供了重要的依據，還可應用這張遺傳圖譜，通過(guò)基因組掃描技術(shù)，對那些具有復雜性狀的多基因病（如高血壓、糖尿病、冠心病等）進(jìn)行連鎖分析，以完成這些疾病所涉及的易感基因的定位。
物理圖譜
物理圖譜用于確定各遺傳標志之間的物理距離，其制作主要是通過(guò)大片段DNA操作技術(shù)，對標志進(jìn)行定序和距離測定，為基因的分離、識別和基因組DNA順序測定奠定基礎。物理圖譜的構建這幾年也有了長(cháng)足的進(jìn)步：建立了以15086個(gè)順序標簽位點(diǎn)為標志，分辨率達199kb的物理圖譜和構建了由225個(gè)YAC連續克隆重疊群組成的、覆蓋范圍達整個(gè)人類(lèi)基因組75%的物理圖譜。此外，應用放射雜交制圖技術(shù)來(lái)制作物理圖譜也在緊鑼密鼓地進(jìn)行中。
DNA順序測定
人類(lèi)基因組全部DNA順序的測定是HGP的核心部分，在過(guò)去的幾年中這方面也有了異常迅猛的發(fā)展。目前隨著(zhù)遺傳和物理圖譜工作的已經(jīng)和即將完成，測序就成為今后10年工作的重中之重。在基因組計劃上馬之際，完成的最長(cháng)的DNA順序是250kb的巨細胞病毒順序，花費了數年時(shí)間。而今，一個(gè)大測序中心可在一個(gè)月內完成一個(gè)細菌基因組（大于1Mb）的測序工作。到目前為止世界上已有L·Hood、B·Booe和Sanger中心等三個(gè)研究小組完。對完成人類(lèi)基因組全部核苷酸順序測定起著(zhù)決定性作用，目前的方法有待進(jìn)一步改進(jìn)乃至革命。預期全部人類(lèi)基因組測序工作將于2005年之前完成。
基因的識別
HGP的重要內容之一，是識別全部人類(lèi)基因即基因組中發(fā)生轉錄表達功能單位，并對其結構進(jìn)行研究。目前常采用的策略有二：⑴從基因組DNA順序中識別那些轉錄表達順序即基因；⑵隨機從cDNA文庫中挑取克隆并進(jìn)行部分測序。這些隨機測出的部分cDNA順序稱(chēng)為表達順序標簽（EST）。根據轉錄順序的位置和距離繪制的圖譜即轉錄圖。過(guò)去幾年里許多重要疾病（如脆性X綜合癥、Huntigton舞蹈病、Wilson氏病、多囊腎病）的致病基因被通過(guò)定位克隆技術(shù)克隆，而隨著(zhù)轉錄圖中所定位的基因的密度和精度的提高，定位克隆技術(shù)將逐步被定位候選克隆法所取代。
參考資料
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2001年2月12日科學(xué)家首次公布人類(lèi)基因組圖譜-科普中國2017-02-12T00:00:00+08:00[引用日期2022-06-02 10:33:54]
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基因魔剪，是怎樣修改生命的說(shuō)明書(shū)的？2020-10-23T10:44:07+08:00[引用日期2022-06-06 18:26:28]
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破譯“生命天書(shū)”二十年 中國基因組研究躋身世界前列2021-06-28T07:01:29+08:00[引用日期2022-06-06 18:29:44]
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