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人类基因组计划为何广受瞩目
  科学家认为,人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波罗登月
计划并称的人类科学史上的重大工程。它由美国政府于1990年10月正
式启动,后有德、日、英、法、中等6个国家的科学家先后正式加入,
有16个实验室及1100名生物科学家、计算机专家和技术人员参与。该
计划已绘制出覆盖率达97%的人类基因组“工作框架图”,并将在
2001年6月前绘制出更高覆盖率的“完成序列图”。

  什么是人类基因组计划?

  人类基因组计划国际组织中国合作者、中科院遗传所人类基因组
中心主任杨焕明教授介绍说,基因,是决定一个生物物种的所有生命
现象的最基本的因子。决定一个物种之所以是这个物种,是由它的遗
传信息决定的,而遗传信息的载体,就是DNA(脱氧核糖核酸)。
DNA就是基因的实体。

  杨焕明说,人类的遗传物质是DNA,它的总和就是人类基因组,人
体估计有6—10万个基因,由大约30亿碱基对组成,分布在细胞核的
23对染色体中。人类基因组计划是用大撒网的方法,将人的所有基因
一网打尽,即测定人类基因组的全部DNA序列,从而解读所有遗传密码,
揭示生命的所有奥秘。这项计划一旦完成,我们将清楚地了解一个人
为什么会成为色盲,为什么会发胖、秃顶,易患这种疾病而不是另外
的疾病等等。正由于此,它是一项改变世界、影响到我们每一个人的
科学计划。

  国家人类基因组南方研究中心主任、中科院院士陈竺说,人类基
因组计划为推动医学进步带来了空前的机遇。一般而言,某一致病基
因被发现后,数月内即可用于诊断。疾病的基因诊断有可能发展成医
学的重要分支和实现产业化。随着人类基因组向“完成序列图”的目
标进行,以揭示基因组功能及调控机制为目标的功能基因组学以及医
学(疾病)基因组学也已提上了议事日程。科学家预测,在未来10—
20年里,人类将解读所有模式生物、模式基因组和代表生物的遗传密
码。截至2000年4月15日,人类基因组计划已对29种微生物、面包酵母、
大肠杆菌和线虫进行了100%测序,对果蝇的测序接近100%,对小鼠
的全基因组测序工作也全面展开。人类基因组计划还对几十种病原微
生物的基因组进行了序列测定,如与胃病发生密切相关的幽门螺杆菌,
引起肺病的结核杆菌和引起梅毒的螺旋体等等基因组测序都已完成,
为阐明这些疾病发生的分子机理,设计诊断、治疗和预防的新方法提
供了可能性。

  中科院遗传所人类基因组中心副主任于军教授长期在美国最具实
力的基因组中心工作。他认为,人类基因组计划使基因组学再生,也
使其走出了“象牙塔”,成为生命科学乃至生物技术及相关产业的先
遣学科。

  我国1999年7月在国际人类基因组HGSI注册,中科院遗传所人类基
因组中心与国家人类基因组南方中心(上海)和北方中心(北京)共
同承担了国际人类基因组大规模测序任务的1%,即3号染色体短臂从
D3S3610至端粒的30Mb区域上3000万个碱基对的测序任务,是参与此项
计划的唯一发展中国家。今年4月份我国完成了1%人类基因组测序
“工作框架图”的构建,与世界同步进入了第二阶段:“完成序列图”,
把人类基因组整体序列的准确率提高到99.99%。据了解,我国已成
为参与测序的全球16个基因组中心里的十强之一。

  来自法、德、日、中、英、美的16个中心的科学家组成国际人类
基因组测序协作组,其中位于美、英的五个最大的基因组中心测定了
82%的基因组序列。

  测序协作组遵循百慕大原则——所有大于2000个碱基对的序列都
必须在24小时内递交到国际基因数据库中。数据公开,资源共享。

  人类基因组原计划用15年时间即到2005年完成全部30亿碱基对序
列测定,但由于它在科学上的巨大意义和商业上的巨大价值,使得这
一计划完成时间一再提前。1998年对原计划进行了修改,宣布提前两
年即2003年完成序列测定。今年5月10日,又将“完成序列图”完成时
间再提前两年,即2001年6月全部完成。而实际上基因组序列的产出在
过去的一年里迅速增长,超过60%的序列是在最近的六个月中测定的。
在这段时间里,各国科学家每天24小时不断的工作,每秒共测定
1000个碱基。这使得“工作框架图”序列的质量与数量都远远超出了
原来预期。

  绘制“工作框架图”的全部资金大约为3亿美元,其中1.5亿是由
美国卫生院资助的,有报道说这一数字30亿,这是指人类基因组计划
启动时估计历时15年耗资总数。

  科学家指出,虽然已完成了97%的工作框架图,仍不能松懈,因
为“完成序列图”准确率要求更高,工作更加细致,测序难度也更大。

(光明日报  2000-06-27)