2006國際基因組學會剛剛落下帷幕,。大會上傳來了激動人心的消息：“腫瘤基因組計劃”已經在美國啟動，而中國也即將加入這次科技領域的國際協(xié)作,，一如當年的“人類基因組計劃”,。
“腫瘤基因組計劃”預計在未來13年里找出肺癌、腦癌,、卵巢癌等所有困擾人類癌癥的致癌基因元兇,，從而診斷、治療這一“絕癥”,。研究人員表示,，癌癥有很多種。每個腫瘤都有自己獨特的基因藍圖,。同時,，即使是同一種癌癥致病的原因也不盡相同。而通過“腫瘤基因組計劃”,，全球科學家希望協(xié)力逐一解開所有癌癥的秘密,，進而建立一個共享數(shù)據(jù)庫。屆時,，這一計劃就能真正造福于人類健康,。
當然，腫瘤只能被逐個殲滅,，而最先被解決的可能是腦癌,、肺癌和卵巢癌。如果要給人類最終攻克癌癥加上個時間年限,，那只能是“未定”。不過,，美國國家人類基因組研究所所長柯林斯依然樂觀地預計,，2020年用基因給大眾治療疾病將成為可能。而就在5年前,，他就曾公開預計：2010年基因診斷將成為現(xiàn)實,。面對過去的預計，他非常自信地說：“未來兩三年通過基因診斷疾病將更加精確,、科學,。”盡管時間未定，但路子顯然是走對了的,。而對人類來說,，這便意味著我們開始了攻克癌癥的第一步。
攻克癌癥 基因助力
關于“腫瘤基因組計劃”的三個問題
10月24日，西湖,，2006年國際基因組學大會,，各國生物學界的精英聚集一堂。為了這次會議,，美國醫(yī)學院院長,、美國國家人類基因組研究所所長弗朗西斯·柯林斯(FrancisCollins)做了長達57頁的PPT文件，而關于“腫瘤基因組計劃”的內容無疑是重中之重,。
1 什么是“腫瘤基因組計劃”
列出所有與癌癥相關的基因變異
柯林斯參加的是杭州基因組學大會腫瘤基因組學議題的討論,。在發(fā)言中，他為大家講了一個故事,。故事的主人公名叫“Hua”,。未來若干年基因技術應用的水平將直接影響到Hua的生活。一種可能是,，Hua花1000美元進行了全面的基因測試,，建立了自己的基因組圖。通過這一渠道,，Hua知道了自己的健康狀況與家族遺傳缺陷,，并可以據(jù)此對自己的個人生活進行健康規(guī)劃。故事的另一版是,，Hua對自己的家族病史一無所知,，也不知道自己是否比其他人更容易患上癌癥等疾病，對潛藏著的健康隱患一無所知,。故事講到最后,，柯林斯在屏幕上打出了“救救Hua”的字樣。
“Hua的故事”清晰地說明了包括“腫瘤基因組計劃”在內基因測序工程對人類生活的巨大作用,。這些工程與“人類基因組計劃”一脈相承,。測出人類基因組序列，讀出生命天書,，只是我們認識自己的第一步,，更要緊的是讀懂“天書”，從而開展基因組功能研究,。DNA的語言即使再枯燥,，可一旦與基因治療結合在一起，就格外親切了,。
隨后,，柯林斯亮出了“腫瘤基因組計劃”。美國在去年12月宣布啟動癌癥基因組計劃的“先遣計劃”,，兩個多月前開始正式運作,。美國準備投入1億美元,，用3年時間在DNA序列上找出與某些癌癥相關的基因變異?？紤]到腦癌,、肺癌和卵巢癌，是美國人健康的主要隱患,。該計劃決定先完成這3種癌癥的基因圖譜,。柯林斯堅信,，這一計劃對提高人類健康水平發(fā)揮巨大作用,。
和“人類基因組計劃”一樣，“腫瘤基因組計劃”也需要各國科學家的協(xié)同努力,?？铝炙拐f早在2005年12月13日，美國宣布“腫瘤基因組計劃”的次日,，他就給中國有關部門寫信,，希望與中國合作。他指出,，希望能繼續(xù)發(fā)揚人類基因組計劃的合作精神,，爭取使之成為國際合作項目。
事實上,，我國即將啟動癌癥基因組計劃,。中國科學家正積極準備在這一領域發(fā)出自己的聲音。
中科院北京基因組研究所所長楊煥明表示,，作為國家863計劃“功能基因組與蛋白質組”重大項目的課題,，“癌癥基因組研究計劃”已經在科技部網站上公布，并進入項目招標階段,。我國將針對嚴重危害健康的高發(fā)癌癥,、具有中國地方特點的常見癌癥、有良好先期研究基礎以及對發(fā)現(xiàn)腫瘤發(fā)病機理具有重要臨床與科學意義等4種類型的癌癥開展研究,。也就是中國人多發(fā)的,、特別敏感的癌癥。不過,，具體癌種還未確定。
2“腫瘤基因組計劃”有多難
總規(guī)模能抵上100個“人類基因組計劃”
一般來說,，基因突變有幾種情況：一些基因可能因為排序問題而被錯誤地切去,；基因的錯誤排列，導致一些單倍體細胞失去特定的基因,；在復制的過程中,，被插入錯誤的DNA分子,，等等。
發(fā)生突變的基因,，可能引發(fā)一些與之連接的DNA分子的異樣反應,。在人體中找到這些異樣的DNA片段，就可以順藤摸瓜找到致病的基因,。
著名的“囊性纖維化病基因”就是通過這種方法被發(fā)現(xiàn)的,。
對癌癥來說，其特點是不受控制的細胞分裂,，這導致腫瘤產生或不停地生長,。至于究竟是哪些基因出了問題，一直以來是科學界研究的熱門,。
上世紀90年代,，加利福尼亞大學研究者瑪莉-克萊爾·金(Mary-ClaireKing)預言，決定家族性乳腺癌的是一個被稱作BRCA1的基因,，可以在17號染色體的長臂上的一個特殊區(qū)域中找到,，該基因靠近一個標記物，而此標記物在幾個家族中與此病一同遺傳,。后來,，猶他大學的馬克斯科尼科等研究人員找到了基因BRCA1，該基因與大約半數(shù)的遺傳性乳腺癌有關,。這些前人的成果成為大家的共享資源,，醫(yī)療人員便可以將其用在對病人的基因檢測上。
所以,，腫瘤基因組計劃就是要盡可能多的收集癌癥病例,，以便找出更多與癌癥有關的基因。浙江大學祁鳴指出,，目前人類已經測知人體中有1293個基因與疾病有關,，但這些基因僅占人體所有基因的5%.癌癥有很多種，每個腫瘤都有自己獨特的基因藍圖,；即使是同一種癌癥致病的原因也不盡相同,。這決定“腫瘤基因組計劃”的工作量將無比龐大。美國國家癌癥研究所副所長安娜·巴克說,，它將是迄今為止世界上所進行的最大一項基因工程,，這項計劃差不多能抵上100個“人類基因組計劃”。“一旦這一計劃完成了,，到時我們就可以共享這些數(shù)據(jù),，我們做基因檢測就可以做得更多。”祁鳴對此有著無限的憧憬,。
就在各國科學家積極介入腫瘤基因組計劃的同時,，10月底,，美國約翰·霍普金斯大學基莫爾癌癥中心的研究人員宣布，成功破譯乳腺癌和腸癌的全部基因密碼,。對于這一說法,，中國的一位基因研究者表示，美方研究人員每種腫瘤用了11個樣品,，測了1萬3千多個基因,，是接近人類基因總數(shù)的60%，應當說是有統(tǒng)計學意義的,。當然夸大說“全部基因密碼被破解”說法不應當,，但那是大多數(shù)媒體的曲解。相較之下,，腫瘤基因組項目會有更大的規(guī)模,，但是技術路線是類似的。“這是個系統(tǒng)性的研究,，更全面,，更整體，應該會采集盡可能多的樣本,，”祁鳴表示,。
3“腫瘤基因組”怎么用
找到引發(fā)腫瘤的基因，對癥下藥
上個世紀末,，科學家發(fā)現(xiàn)了一組基因,。這組基因包含的多種蛋白質能阻止細胞分裂，因此被稱作“腫瘤抑制基因”,。腫瘤抑制基因成對出現(xiàn),，如果其中一個因突變失去活性，另一個仍能正常發(fā)揮作用,。但如果剩下的基因發(fā)生突變,，那么腫瘤抑制結構就完全喪失。腫瘤就會不可抑制地出現(xiàn),、長大,。其中，第一個突變多半是遺傳的,，而第二個突變則可能隨機出現(xiàn),，它將導致癌癥形成。
“用基因治療癌癥,，可能會讓人產生一個誤會,，認為光靠基因就行了。”祁鳴指出,，其實基因治療需要與其他醫(yī)療方法相互配合,。
祁鳴特別指出，“藥物針對的是癌癥患者,。而腫瘤基因組計劃還能根據(jù)每一個人的基因特征,，分析他們患癌的幾率，從而采取預防措施,。”比如,，對大多數(shù)人來說，50歲以后才有患大腸癌的可能,。但如果有家族大腸癌病史,，則在30歲左右就可能出現(xiàn)大腸癌前期癥狀。
通過基因檢測,，可以幫助他們提早發(fā)現(xiàn)問題,。個體的特異性也是腫瘤基因組計劃考慮的重點。為每一個病人找到最合適的藥,，是人類基因組對未來的藍圖規(guī)劃,。這也就是柯林斯在杭州基因組學大會上展示給我們的前景。
那么,，這一福音究竟何時降臨,？
腫瘤基因組測序完成后，經過大量的篩選,，得到有關腫瘤基因組的相關信息,。這一過程有點像“海選”。在此基礎上,，科學家可以建立腫瘤數(shù)據(jù)庫,，再進行深入研究。一旦找出導致癌癥發(fā)生的基因,，科研人員就分析出相應基因的編碼蛋白質,。隨后，我們可以通過藥物對這些蛋白質進行控制,，或者抑制其作用,，或者清除它們，以達到控制腫瘤生長,，治愈癌癥的目的,。人類何時能借助腫瘤基因組計劃攻克癌癥，陳維之用了一個詞：將來,。
盡管如此,，研究人員對腫瘤基因組計劃依然充滿信心。祁鳴指出,，雖然“腫瘤基因組計劃”難度遠大于“人類基因組計劃”,，但“兩者卻不能簡單地對比”,。在做人類基因組計劃時，科研人員基本是兩眼一抹黑,。“像一個拼圖,，你并不知道要拼成的究竟是一個怎樣的圖形。”相比之下,，腫瘤基因組計劃所涉及的對象就比較明確,，更易完成。
-延伸
基因組幫蜜蜂尋祖
解讀出人類的基因組秘密,，對我們的生活將起決定性的作用,。柯林斯已經給出了一個范本,。而當基因組測序降臨到蜜蜂時,，又會給我們帶來怎樣的新認識呢？
10月26日《自然》雜志的封面故事刊登了蜜蜂的完整基因組序列,。這是繼果蠅,、按蚊之后的第三種動物被完整測序?？茖W家由此也解答了蜜蜂“祖先”源頭之謎,。
來自全球63個科研機構的百余名科學家組成了“蜜蜂基因組測序聯(lián)合課題組”，經過4年多的研究,，他們終于破譯了蜜蜂的全基因組,。常見的蜜蜂學名是：Apis mellifera，以往認為其源自亞洲與歐洲,，并由英國人及西班牙人帶到美洲,。科學家通過種群遺傳學的知識,，通過對蜜蜂基因組的完整測序,，想要知道非洲化蜜蜂是否是通過雜交或遷移從“新世界”向外擴散的。
結果顯示,，蜜蜂的祖先來自非洲,。科學家們認為,，最古老的蜜蜂來自撒哈拉沙漠以南,，然后逐步分布到歐亞大陸各個角落，并發(fā)生適合當?shù)貤l件的進化,。17世紀以后才來到美洲,，或許是雜交，或許是“遷徙”。這一發(fā)現(xiàn)突破了蜜蜂起源于歐亞大陸的傳統(tǒng)觀點,。
聯(lián)合課題組的科研人員還發(fā)現(xiàn),，相對于其他測序的昆蟲，蜜蜂基因進化緩慢,，極為古老,。而它體內控制生理節(jié)奏、衰老,、RNA干擾的基因，與人類等脊椎動物的同類基因更為接近,。除此,，科學家還指出蜜蜂基因組中主管先天免疫、表皮形成和味覺受體的基因數(shù)量少于其他昆蟲,，但所含氣味受體多于其他昆蟲,，并且含有用于花蜜和花粉利用的新基因，這些新基因可能是其適應生態(tài)平衡與社會功能所導致,。
蜜蜂群的分工嚴密一直為人贊嘆,。此次，科學家從蜜蜂的基因組中也給出了蜜蜂社會分工的原由,?？茖W研究人員指出基因可能決定蜜蜂的社會分工。類似,，工蜂神經中樞里一些“主控基因”的開啟或關閉,，會使工蜂由照料蜂王的“護工”轉變成以攻擊為主的“守衛(wèi)”。
對于類似蜜蜂基因組序列的破解,，在祁鳴看來有點滿足人類的好奇心理,。不過自果蠅基因被測序以來，昆蟲的基因組序列對我們理解自身也發(fā)揮了一定效用,，“這點是肯定的”,。
本專題感謝：祁鳴(浙江大學遺傳與基因組醫(yī)學中心主任)
楊煥明(中科院北京基因組研究所所長)
翟立偉(國家人類基因組北方研究中心的研發(fā)總監(jiān))
