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1、人类基因组计划的现况摘要自从人类基因组计划这个词组在1985年由美国科学家提出到现在短短二十年的时间里，人类在分子生物学上有了飞跃性的认识，这必定在生命科学的领域上会有着更多的前景。人类基因组计划的内容，它的发展，以及我国的一些发展状况，以下逐一论述。一 人类基因组计划的提出及其伸延1 人类基因组计划的提出和基因组人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，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。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内约1
2、0万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体10万个基因的30亿个碱基对的秘密。什么是基因，我们读过高中生物学都知道，基因简单就是DNA片段，那什么是基因组呢，基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。2 伸延由于HGP的巨大前景和成就，使人们对之前对十五年后完成人类基因组全部序列的目标已不抱怀疑，因此科学界大胆的提出了下一步的工作，其中，就有了“后基因组计划”的提法，但毕竟是一项伟大的计划，之前的序列测定也没有合理上的结束，科学界
3、大致都认为对序列的测定是整个21世纪巨大任务，原来所谓的“后基因组计划”严格意义上只能是“测序后计划”，而功能基因组学更为确切表述这一计划的实际内容。但无论如何，人类基因组计划的内涵及其外延不断的扩展。二 人类基因组计划的主要内容HGP的主要任务是人类的DNA测序，包括下图所示的四张谱图，此外还有测序技术、人类基因组序列变异、功能基因组技术、比较基因组学、社会、法律、伦理研究、生物信息学和计算生物学、教育培训等目的。但在分子生物学水平确切来讲，它包括了人类基因组的作图和人类基因组的测序。1 作图人类基因组DNA共30亿碱基对，含5-10万个基因。人类基因组的DNA序列分布在22条常染色体和2条
4、性染色体上。故第一步必须将基因组这一巨大的研究对象进行分解，使之成为较容易操作的小的结构区域，这个过程称为作图。（1） 遗传图的绘制又称连锁图谱(linkage map)，它是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM）为图距的基因组图。其意义在于，6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离
5、和研究。（2） 物理图的绘制物理图谱是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。DNA物理图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的，核苷酸序列不同的DNA，经酶切后就会产生不同长度的DNA片段，由此而构成独特的酶切图谱。因此，DNA物理图谱是DNA分子结构的特征之一。DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处
6、的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。广义地说，DNA测序从物理图谱制作开始，它是测序工作的第一步。制作DNA物理图谱的方法有多种，这里选择一种常用的简便方法标记片段的部分酶解法，来说明图谱制作原理。2 人类基因组的测序这个测序主要是完成三个内容，就是基因组DNA测序，cDNA的测序，还有DNA序列的生物信息学分析。这些过程技术在科学上有一定水平发展，也必将有一个飞跃性的突破。三 人类基因组的发展以及我国在这领域上的一些主要情况 1 发展2000年6月26日，参加人类基因组工程项目的美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和中
7、国的6国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求测序所用的克隆能忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。95%常染色质区域被测序，每个Gap小于150kb。完成图于2003年完成，比预计提前2年。完成人类基因组序列完成图：（1） 从当前物理图谱生成的克隆产生完成的序列，覆盖基因组的常染色质区域大于96%。大约1Gb的完成序列已经实现。（2） 检测另外的库来关闭gaps。使用FISH技术或其他方法来分析没有闭合的Gaps大小。22，21条染色体用这种方式。2003年经完成。（3） 开发新的技术来关闭难度较大的gaps，大约几百个。2 我国的现状国际HGP
8、研究的飞速发展和日趋激烈的基因抢夺战已引起了中国政府和科学界的高度重视。在政府的资助和一批高水平的生命科学家带领下，我国已建成了一批实力较强的国家级生命科学重点实验室，组建了北京、上海人类基因组研究中心。有了研究人类基因组的条件和基础，并引进和建立了一批基因组研究中的新技术。中国的HGP在多民族基因保存、基因组多样性的比较研究方面取得了令人满意的成果，同时在白血病、食管癌、肝癌、鼻咽癌等易感基因研究方面亦取得了较大进展。特别在治病基因分离和结构，功能研究方面，克隆岛了定位于11号染色体的遗传性外生性疣的致病基因，获得了一些食管癌特异缺失的DNA片段，克隆到若干白血病致病基因等，这些都是我国在这
9、领域上的突破。当然，虽然我国人员纵多，具有很多的病理优势，但由于我国的HGP 研究工作起步较晚、底子薄、资金投入不足，缺乏一支稳定的、高素质的青年生力军， 我国的HGP 研究工作与国外近年来的惊人发展速度相比，差距还很大。所以如何扩展HGP的研究，必将是未来我们缩短和发达国家在这方面领域上差距一个重担中之重。四 展望人类基因组计划是一项伟大的科学工程，今后的发展重点应该重点放在以下几方面的研究上：1 基因组多样性研究2 疾病基因和功能基因研究3 功能基因组学的研究人类基因组计划是21世纪生命科学上研究一个重点，在人类科学史上又竖起了一座新的里程碑！这是一项改变世界，影响人类生活的壮举，随着时间的推移，它的伟大意义将愈显昭彰。结束语由于各国政府和科学家的共同努力，HGP已成为全球性的合作项目，并已取得重大扩展，不仅提前实现了原定的计划，而且极大的带动了人类疾病相关基因的定位，克隆与结构，功能研究。随着数理化信息材料等学科的渗透和具有时代特征的工业技术管理模式的引进，HGP真正成为生命科学领域的第一项伟大工程，基因组学作为一门新兴学科的地位也已被公认。
