生物谷報道：一九九○年，美國啟動了被喻為“生命科學(xué)的阿波羅登月計(jì)劃”的人類基因組計(jì)劃,，目的是破譯有三十億堿基對的人類全部遺傳密碼。隨后,，英國,、日本、德國,、法國和中國的研究人員相繼加入了這一宏偉計(jì)劃,。
二○○二年科技部將“功能基因組和生物芯片”列入重點(diǎn)實(shí)施的十二個重大專項(xiàng)之一。專項(xiàng)實(shí)施的目標(biāo)是：根據(jù)我國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的具體需求,，通過對人類功能基因組,、蛋白質(zhì)組、主要農(nóng)作物功能基因組,、重要病原微生物功能基因和生物芯片等方面的研究和開發(fā)的支持,，建立和完善功能基因組及生物芯片研究的技術(shù)平臺。形成我國在功能基因及生物芯片研究與開發(fā)方面的優(yōu)勢和特色,，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。
2003年，國際基因工程藥物紅細(xì)胞生成素銷售額突破40億美元,，創(chuàng)下基因工程藥品單個品種之最,，是當(dāng)今最成功的基因工程藥物。這一事例表明：一個重要人類功能基因的發(fā)現(xiàn)帶來的社會和經(jīng)濟(jì)效益不可估量,。
功能基因，乍一聽有點(diǎn)陌生,，其實(shí),，它就是通過實(shí)驗(yàn)證明了的在體內(nèi)起著某種生理作用的基因，一個基因如果它的功能沒被發(fā)現(xiàn),，就不能稱之為功能基因,，也難以體現(xiàn)它的應(yīng)用價值。
那么人類的功能基因到底有多少,？
“我們對人類基因功能的了解遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,，仍有大量的人類新基因和蛋白質(zhì)有待于我們挖掘,。”北京大學(xué)人類疾病基因研究中心主任馬大龍教授說，“對于生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)來說,，最重要的創(chuàng)新源泉是功能基因與蛋白質(zhì),，一個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重要功能基因的發(fā)現(xiàn)有可能帶動整個生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”
從簡單生命進(jìn)化到人類用了三十多億年,，人類保留至今的基因必然有它們的作用,，誰先把其功能和用途發(fā)掘出來，誰就可以申請專利,，擁有對此基因的開發(fā)權(quán)利,。
一場空前激烈的基因資源爭奪戰(zhàn)在悄無息地進(jìn)行著。
基因組計(jì)劃為研究奠定基礎(chǔ)
舉世矚目的人類基因組計(jì)劃于2003年完成了全序列圖的繪制,，2004年10月,，誤差率低于10萬分之一的人類基因組精確序列圖和注釋公布于世。這些數(shù)據(jù)可以免費(fèi)為全世界科學(xué)家下載使用,，極大地改變了傳統(tǒng)的研究模式,。
“基因組計(jì)劃只是完成人類基因序列的測定工作，這些基因在人體內(nèi)到底發(fā)揮什么樣的作用,，怎樣利用它們?yōu)槿祟?a href="http://hnhlg.com/news/list-54.html" target="_blank">健康服務(wù),，這決不是一兩年、兩三年能夠做完的,，可能要經(jīng)過上百年時間,。”馬大龍說。
由此,，國際上生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)開始轉(zhuǎn)向功能基因組學(xué),。
“人類功能基因主要開發(fā)價值包括基因工程藥物、藥物靶標(biāo),、免疫靶標(biāo),、疾病診斷標(biāo)志和疾病易感人群分析標(biāo)志等。”馬教授說,，“通過對人類重要基因的研究,，能夠開發(fā)出生物技術(shù)產(chǎn)品，特別是醫(yī)藥產(chǎn)品,，這將會從根本上改變疾病診斷,、治療和預(yù)防的傳統(tǒng)健康產(chǎn)業(yè)模式。”
功能基因研究勢在必行
目前絕大多數(shù)重要的有應(yīng)用價值的人類功能基因都是國外最先發(fā)現(xiàn)的,。
我國從上世紀(jì)80年代到現(xiàn)在,，生物產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有很大的發(fā)展，國外一些銷售額很高的生物技術(shù)藥物在我國也能生產(chǎn)，但目前存在的最大問題,，是我國生物技術(shù)創(chuàng)新藥物大部分都是在把國外發(fā)現(xiàn)的功能基因移植過來的基礎(chǔ)上開發(fā)的,。
“這些基本屬于仿制，”馬大龍教授說,，“像紅細(xì)胞生成素,、白細(xì)胞介素等這些移植到國內(nèi)的基因產(chǎn)品也有知識產(chǎn)權(quán)，但由于在1993年以前我國不保護(hù)基因,、化合物,、藥物等專利，那時我們可以去仿制,，可是現(xiàn)在,，國外新發(fā)現(xiàn)的重要功能基因基本上都在我國申請了專利，如果有開發(fā)的新藥上市,，再去仿制是不行的,。”
我們自己必須擁有具有原創(chuàng)性的有開發(fā)價值的功能基因。
自2002年起,，我國將人類基因組的后續(xù)研究與開發(fā)工作列入12個國家重大科技專項(xiàng)之一的“功能基因組與生物芯片”之中,，馬教授負(fù)責(zé)其中的“人類重要生理活性及具有藥物開發(fā)前景的功能基因的研究”這一課題。此課題最主要目標(biāo)就是：找到具有開發(fā)前景的人類功能基因,。從功能基因的發(fā)現(xiàn)到它的功能研究,，最后進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化都強(qiáng)調(diào)應(yīng)具有原創(chuàng)性。
研究方法一改常規(guī)
從研究歷史來看,，20世紀(jì)80年代至90年代,，人類功能基因的研究往往采用傳統(tǒng)生物學(xué)途徑，即先發(fā)現(xiàn)有生物活性的蛋白質(zhì)分子,，再把其基因克隆出來,，放在細(xì)胞中，看對細(xì)胞生理活動是否產(chǎn)生影響,，如果有,，再研究它在動物體內(nèi)的作用，最后研究其是否與人體內(nèi)的某種功能或疾病有關(guān)聯(lián),。
“用這種研究方法發(fā)現(xiàn)的分子往往是具有重要功能和高活性的基因及其編碼蛋白,，但其工作量大，技術(shù)難度高,，成本昂貴,，并且由于高活性高表達(dá)的基因往往最先發(fā)現(xiàn)，所以,，目前已經(jīng)很難再用這一技術(shù)路線發(fā)現(xiàn)新的重要功能基因。”馬教授說。
人類基因組計(jì)劃為科學(xué)研究提供了2萬5千個人的基因序列,，這是一個巨大的基因庫,，可以從這個大基因庫里直接提取基因進(jìn)行研究。
現(xiàn)在的功能基因研究方法最主要的特點(diǎn)是利用了反向生物學(xué)途徑,，即先從基因數(shù)據(jù)庫里提取基因序列,，讓其表達(dá)，把產(chǎn)生的蛋白質(zhì)放在細(xì)胞里,，看對細(xì)胞生理活動是否有影響,，如果有，再把基因用于動物模型及人體內(nèi)功能與疾病研究,。
“這個路線需要整合一系列新技術(shù),，如生物芯片、生物信息,、蛋白質(zhì)組學(xué),、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)、酵母雙雜交,、高通量細(xì)胞篩選等,。”馬教授說。
97個功能基因獲重要進(jìn)展
目前,，“人類重要生理活性及具有藥物開發(fā)前景的功能基因的研究”重大專項(xiàng)課題取得了長足的進(jìn)展,，課題組中最好的部分研究成果已經(jīng)進(jìn)入動物實(shí)驗(yàn)階段。
“我們已經(jīng)建立了至少38種以細(xì)胞和小鼠模型為主的系列性基因功能篩選技術(shù)平臺,，開展900個以上的人類功能基因的篩選工作,。”馬教授說，“其中97個功能基因獲得重要進(jìn)展,，15個功能基因經(jīng)過系統(tǒng)性研究,，已經(jīng)進(jìn)入前期實(shí)驗(yàn)室開發(fā)階段，7個基因已經(jīng)進(jìn)入與企業(yè)或藥物開發(fā)單位合作研發(fā)階段,，如我們實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)的新細(xì)胞因子CKLF1,，已經(jīng)獲得美國專利授權(quán)，有可能作為哮喘和變態(tài)反應(yīng)治療的新靶標(biāo),，目前我們已經(jīng)與上海藥物所合作開展此基因的藥物篩選模型建立工作,。”
人類功能基因研究需要應(yīng)用多種多樣的新技術(shù)，單一實(shí)驗(yàn)室很難擁有功能基因研究的全套技術(shù),。
建立專業(yè)技術(shù)服務(wù)體系也成為課題組的一個重要目標(biāo),。
目前，課題組已經(jīng)建立了一系列為課題組服務(wù)的有償專業(yè)服務(wù)技術(shù)平臺,，如抗體制備系統(tǒng),、轉(zhuǎn)基因小鼠、病毒載體構(gòu)建、酵母雙雜交等,。這些技術(shù)平臺的建立大大促進(jìn)了流水線作業(yè)式的整合型研究,，避免了小作坊式的孤立研究，使得功能基因課題組能夠集中精力提出科學(xué)思路,，承擔(dān)關(guān)鍵性任務(wù),。
馬教授表示：我們課題所做的就是發(fā)現(xiàn)重要的人類功能基因，為開發(fā)新藥打下基礎(chǔ),。一個基因藥物從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用至少需要10到12年時間,，我們項(xiàng)目從2002年10月份正式啟動，到現(xiàn)在才兩年多時間,，還需要付出更多的努力才可能有所突破,。我們希望通過這些工作能明顯增強(qiáng)我國在功能基因研究的整體實(shí)力，為我國的生物醫(yī)藥發(fā)展提供動力,。
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基因組
基因組(genome),，由英文“基因(gene)”和“全部”得來,已成為21世紀(jì)每個人的日常熟語。人類基因組大約由30億堿基對構(gòu)成,，只有1%是含有與蛋白質(zhì)合成相關(guān)基因的外顯子(exon),，其余的99%是內(nèi)含子(intron)和重復(fù)序列(repetitivesequence)，具體功能尚待證實(shí),。也就是說,，基因僅占基因組的1%。2002年2月12日,，歷時10載耗資20億美元的人類基因組計(jì)劃最終完成,，并報道了99%的人類基因組序列。世紀(jì)初基本完成的這項(xiàng)工作堪與阿姆斯特朗和奧爾德林乘坐阿波羅11號宇宙飛船登月相媲美,。
我國在功能基因研究中的成果
1990年,，美國啟動了被喻為“生命科學(xué)的阿波羅登月計(jì)劃”的人類基因組計(jì)劃，目的是破譯有30億堿基對的人類全部遺傳密碼,。隨后,，英國、日本,、德國,、法國和中國相繼加入了這一宏偉計(jì)劃。
2000年,，我國承擔(dān)了國際人類基因組測序1％任務(wù),，2002年，我國又承擔(dān)了人類SNP（單核苷酸多態(tài)性）作圖國際計(jì)劃的10％的任務(wù),，2004年,，我國在國際上發(fā)起并領(lǐng)導(dǎo)了“人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”,。與此同時，我國在國際上率先獨(dú)立完成了水稻,、家蠶,、血吸蟲等重要物種的全基因組測序工作（http://www.bioon.com/）。
