生物科技蓬勃发展_2004

《生物科技蓬勃发展_2004》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物科技蓬勃发展_2004（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、生物科技蓬勃发生物科技蓬勃发 展展黄伟达黄伟达 (Ph D, 生化教授) 复旦大学生命科学学院生物化 学系 2001.9.10；2003.2.17； 2004.2.16 2121世纪生物科技将全方世纪生物科技将全方 位位 地改变世界地改变世界 ITIT只改变只改变 人的生活人的生活 模式模式而生物科而生物科 技则改变技则改变 人本身人本身将改变物将改变物 种演化的种演化的 规律规律Nature Nature 409:824-958 409:824-958 (2001)(2001) The Human The Human GenomeGenome人的基因组人的基因组生命科学归根结底就是信息学生命

2、科学归根结底就是信息学 www.www.ncbincbi. .nlmnlm. .nihnih. .govgov人类基因组人类基因组DNADNA的数据的数据 模样模样CTTCTCGTTC AGGCAGTACG CCTCTTTTCT TTTCCAGACC TGAGGGAGGC GGAAATGGTG TGAGGTTCCC GGGGAAAAGC CAAATAGGCG ATCGCGGGAG TGCTTTATTT GAAGATCAGG CTATCACTGC GGTCAATAGA TTTCACAATG TGATGGCTGG ACAGCCTGAG GAACTCTCGA ACCCGAATGG AAACAACCA

3、G ATATTTATGA ATCAGCGCGG CTCACATGGC GTTGTGCTGG CAAATGCAGG TTCATCCTCT GTCTCTATCA ATACGGCAAC AAAATTGCCT GATGGCAGGT ATGACAATAA AGCTGGAGCG GGTTCATTTC AAGTGAACGA TGGTAAACTG ACAGGCACGA TCAATGCCAG GTCTGTAGCT GTGCTTTATC CTGATGATAT TGCAAAAGCG CCTCATGTTT TCCTTGAGAA TTACAAAACA GGTGTAACAC ATTCTTTCAA TGATCAACTG A

4、CGATTACCT TGCGTGCAGA TGCGAATACA ACAAAAGCCG TTTATCAAAT CAATAATGGA CCAGACGACA GGCGTTTAAG GATGGAGATC AATTCACAAT CGGAAAAGGA GATCCAATTT GGCAAAACAT ACACCATCAT GTTAAAAGGA ACGAACAGTG ATGGTGTAAC GAGGACCGAG AAATACAGTT TTGTTAAAAG AGATCCAGCG TCGGCCAAAA CCATCGGCTA TCAAAATCCG AATCATTGGA GCCAGGTAAA TGCTTATATC TATA

5、AACATG ATGGGAGCCG AGTAATTGAA TGCTCGGGCG并不是基因组越大生物就越并不是基因组越大生物就越 高等高等哺乳动物 鸟两栖植物真菌昆虫软骨鱼硬骨鱼细菌病毒软体动物 爬行不同生物的基因数比较不同生物的基因数比较生物生物 基因数基因数人人 35000 (35000 (约约 ) )猴猴 35000 35000 果蝇果蝇 1333813338 线虫线虫 1822618226 啤酒酵母啤酒酵母 61446144 大肠杆菌大肠杆菌 42884288人类基因组研究的意外发人类基因组研究的意外发 现现 人类的基因比预期的人类的基因比预期的少少得多；得多； 人类只有约人类只有约1,

6、5001,500个基因家族，个基因家族， 每个家族的基因数远多于其他生物每个家族的基因数远多于其他生物 ； 有有223223个基因源自微生物，可能个基因源自微生物，可能 在进化过程中逐个插入的；在进化过程中逐个插入的； 染色体上基因有染色体上基因有群聚群聚现象；现象； 只有只有1.51.5的的DNADNA编码蛋白质。编码蛋白质。人类基因组研究能明白什人类基因组研究能明白什 么？么？搞清楚人类基因组序列后，可搞清楚人类基因组序列后，可 以通过各种分析手段将所编码的基因进以通过各种分析手段将所编码的基因进 行定位，就好象将一架钢琴的行定位，就好象将一架钢琴的8888个键的个键的 音频搞清楚（或者说

7、要将基因的音频搞清楚（或者说要将基因的元素周元素周 期表期表定出来）。但对这架钢琴是如何演定出来）。但对这架钢琴是如何演 奏出动听的乐曲奏出动听的乐曲, , 不能提供什么信息。不能提供什么信息。 要理解演奏法，还需要分子生物学、蛋要理解演奏法，还需要分子生物学、蛋 白组学、白组学、生物信息学、比较基因组学生物信息学、比较基因组学的的 长期艰苦的工作。长期艰苦的工作。同一种基因组可以有同一种基因组可以有 不同的演奏法不同的演奏法人类基因组研究推动医药发人类基因组研究推动医药发 展展 治疗医学治疗医学: : 新治疗技术、新药物 技术 将进入鼎盛时期 诊断医学诊断医学: : 生物芯片技术使得诊 断变

8、得异常快速和方便,指导用药的个 性化 预防预防/ /保健医学保健医学: : 基因信息让我 们知道自己容易得什么病，该如何预防 老年医学老年医学: : 干细胞工程、基因调 控内分泌等技术有望让人返老还童西药的西药的“中医化中医化”有望让有望让疾病的治疗进入个性化时代疾病的治疗进入个性化时代 医院的误诊率高达15-30； 美国常规处方药导致200万人病情加重 ，10万人死亡； FDA现在已经开始要求药品开发商提供 药品有效率的数据的同时，提供为什么有效 和无效的依据； 一种疾病往往与数个至数十个基因的 表达相关，并因人而异，而一种药物的作用 有限，这就需要西药象中药一样开药方； 刷卡时代即将到来刷

9、卡时代即将到来。 到到20302030年，预计只要年，预计只要 10001000 美金就能得到个人的基因美金就能得到个人的基因 组组 序列。人与人之间平均序列。人与人之间平均 1000 1000 个碱基对就有一个碱基呈个碱基对就有一个碱基呈 多多 态性态性( (SNP)SNP)。因此共有因此共有300300 万万 碱基上可能存在差异。碱基上可能存在差异。防治基因信息的滥用和基防治基因信息的滥用和基 因歧视，将是今后社会的重任。因歧视，将是今后社会的重任。2020 2020年前后年前后, , 世界世界 经济将从经济将从信息经济信息经济转型转型 为为生物经济生物经济, , 地球上的地球上的 每个人

10、都无法逃避这次每个人都无法逃避这次 转型转型. .再大胆朝前看一眼再大胆朝前看一眼若干世纪后人类会若干世纪后人类会 移民太空，需要高度移民太空，需要高度 的生物科技。的生物科技。因此因此, 20, 20年后生物科年后生物科 技的黄金时代才会到来技的黄金时代才会到来, , 复旦大学生命科学学院的复旦大学生命科学学院的 毕业生才不至于因找不到毕业生才不至于因找不到 工作而出国。工作而出国。生物科技以人为“本”农医食工 环太空我还要更好看点我还要更好看点人类永恒 的愿望 长长 生生 不不 老老 目前只能目前只能 延年益寿延年益寿越美丽越美丽 越好越好近年来世界生物科技大 事记与阿波罗与阿波罗计划相比

11、的计划相比的征服癌症计划征服癌症计划 日本政府发起的日本政府发起的 “脑的十年脑的十年” 人类基因组计划人类基因组计划（鼠、水稻、拟南芥、果蝇、酵母、原虫、细菌、病毒等几十种） DollyDolly羊和羊和TracyTracy羊羊 后基因组研究后基因组研究/ /蛋白组研究蛋白组研究人类已经或即将能做到根据蛋白分子结构计算机设计药物根据蛋白分子结构计算机设计药物 用牛奶或鸡蛋生产多肽药物用牛奶或鸡蛋生产多肽药物 基因治疗疾病基因治疗疾病/ /改良人的基因改良人的基因 人工子宫与克隆人人工子宫与克隆人 人的寿命延长到人的寿命延长到150150200200岁岁 用药物改善记忆力用药物改善记忆力/ /

12、控制大脑控制大脑 半导体与脑神经的通讯半导体与脑神经的通讯 攻克癌症攻克癌症 人体脏器的量产化人体脏器的量产化研究热点 后基因组研究后基因组研究 癌症发生分子机理癌症发生分子机理 细胞信号转导机理细胞信号转导机理 发育的分子、细胞机制发育的分子、细胞机制 生物多样性（生态学）生物多样性（生态学） 衰老分子机理衰老分子机理 脑科学脑科学 细胞免疫网络细胞免疫网络商业投资热 点后基因组研究后基因组研究 生物芯片技术生物芯片技术 传统传统/ /生物制药生物制药医用器械医用器械 克隆技术克隆技术 人工脏器人工脏器 抗衰老与老年病防治抗衰老与老年病防治 保健品保健品/ /化妆品化妆品转基因食品转基因食品

13、生命科学和生物生命科学和生物 科技科技生命科学：生命科学：探索生命的奥秘，生命的奥秘， 理解理解生命体中分子、细胞、组织器生命体中分子、细胞、组织器官、个体、集团的运行规律官、个体、集团的运行规律 生物技术生物技术：开发利用生物资源，生物资源， 改改良物种，发展医药，保护环境良物种，发展医药，保护环境 ，发展太空科技发展太空科技生物科学史上两座 最大的里程碑细胞结构的发现细胞结构的发现DNADNA是基因载体是基因载体的发现的发现Morgan, Watson/CrickMorgan, Watson/CrickSchwannSchwann / /SchleidenSchleiden生命体中两种关键

14、大分子生命体中两种关键大分子DNADNA蛋白质蛋白质DNADNA分子的真面貌分子的真面貌蛋白质是由氨基酸串联起来的蛋白质是由氨基酸串联起来的 项链，再揉作一团。项链，再揉作一团。地球上所有生物使用的建筑地球上所有生物使用的建筑 原料（氨基酸原料（氨基酸, , 核苷酸核苷酸, , 葡萄糖葡萄糖 , ,脂肪等）是完全一样脂肪等）是完全一样, , 就象所就象所 有的大楼都由砖头、砂和水泥为有的大楼都由砖头、砂和水泥为 主建起来一样。为什么地球上的主建起来一样。为什么地球上的 生物千姿万态呢？生物千姿万态呢？ 那是因为那是因为 DNADNA上的信息不一样。上的信息不一样。 因此因此, ,生物的本质是信

15、息。生物的本质是信息。DNADNA上的信息最终上的信息最终 以蛋白质的形式得以表现以蛋白质的形式得以表现 ，就象计算机硬盘上的，就象计算机硬盘上的 “0/10/1”数据最终通过应用数据最终通过应用 软件变成一幅图一样。而软件变成一幅图一样。而 计算机本身就相当于一个计算机本身就相当于一个 细胞。细胞。物种是基因信息的具体表物种是基因信息的具体表 现现 基因是永垂不朽的，但它们基因是永垂不朽的，但它们 呢必须结成帮派来共存，生命则呢必须结成帮派来共存，生命则 是这群基因信息的具体表现。在是这群基因信息的具体表现。在 某种意义上，生命是基因一代一某种意义上，生命是基因一代一 代往下传的生存机器，代往下传的生存机器，人人也不过也不过 是基因往下传的是基因往下传的工作站工作站而已。而已。生物科技史上两座 最大的里程碑细胞结构的发现细胞结构的发现DNADNA是基因载体是基因载体的发现的发现Morgan, Watson/CrickMorgan, Watson/CrickSchwannSchwann / / Schleiden Schleiden细胞是生命体的基本单位溶酶体线粒体核糖体中心体高尔基体细胞质核 仁核 膜细胞核核糖体细胞膜膜造就细胞, 膜蛋白是内外交流的