許多人都認(rèn)為２１世紀(jì)是生物學(xué)的世紀(jì)，這可能很大程度要?dú)w因于近１０多年成功實(shí)施的人類基因組計(jì)劃,。為什么人類基因組學(xué)有這么大的影響力呢﹖有人認(rèn)為,，這一計(jì)劃已經(jīng)改變?nèi)祟惪茖W(xué)研究的方式,，甚至改變制藥工業(yè)的發(fā)展模式，改變企業(yè)界,、金融界的投資方向,，那其原因又何在呢﹖

 
                以ＤＮＡ測(cè)序?yàn)橄葘?dǎo)的“基因組信息工業(yè)”影響了整個(gè)生命科學(xué)界

    雖然人類基因組測(cè)序的工作草圖已經(jīng)完成，但有關(guān)其他生物的測(cè)序工作則相繼進(jìn)行,，例如美國(guó)啟動(dòng)的小鼠基因組計(jì)劃,、日本開展的海洋生物基因組計(jì)劃等。盡管人類的基因組ＤＮＡ測(cè)序能力從１９９５年以來(lái)一直是呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng),，但這種增長(zhǎng)的趨勢(shì)和速度并沒有滿足人類對(duì)生物信息的需求,。有關(guān)人士對(duì)其的估計(jì)是，人類總測(cè)序能力在未來(lái)５年里將還要增加１０倍以上,，達(dá)到每年測(cè)定３００００億堿基的能力,，這相當(dāng)于每年可完成８到１０個(gè)人類基因組大小的基因組全測(cè)序工作?？梢哉f(shuō),，以ＤＮＡ測(cè)序?yàn)橄葘?dǎo)的“基因組信息工業(yè)”走在生命科學(xué)和生物技術(shù)發(fā)展的最前沿。

 
    人類基因組計(jì)劃使基因組學(xué)獲得新生,，也使基因組學(xué)走出了“象牙塔”,，成為生命科學(xué)和生物技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的先遣領(lǐng)域。由于生物信息的價(jià)值不斷被企業(yè)界所認(rèn)識(shí),，ＤＮＡ測(cè)序,、基因組數(shù)據(jù)分析和基因資源的應(yīng)用逐漸成為一個(gè)新興信息工業(yè)，更多則滲透到生物技術(shù)產(chǎn)業(yè),、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和制藥工業(yè),。可以預(yù)言,，資金的大量注入將不斷加速該領(lǐng)域的發(fā)展,。盡管從表面看，公共的“人類基因組計(jì)劃”和私營(yíng)公司存在激烈的競(jìng)爭(zhēng),，但雙方在將來(lái)都會(huì)因這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展而受益,。

    由于基因組學(xué)在生命科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的不斷滲透，各學(xué)科都會(huì)優(yōu)先把基因組測(cè)序推向前沿以獲取基本生物學(xué)信息,。在目前看來(lái),，微生物學(xué)收益最大，生物進(jìn)化研究也如火如荼,，遺傳學(xué)從冷到熱,，植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)未來(lái)寬廣,。企業(yè)界不僅出現(xiàn)了以測(cè)序?yàn)橹鞯墓荆嗟氖菄?yán)陣以待,，準(zhǔn)備購(gòu)買和充分利用這個(gè)信息,。從這個(gè)信息里產(chǎn)生的新技術(shù)、新專利和新藥物已經(jīng)不勝枚舉,。

        基因組學(xué)研究給生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)和相關(guān)行業(yè)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇

 
    生物技術(shù)近年來(lái)已經(jīng)從一個(gè)廣泛應(yīng)用的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù),，演化為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，被稱為新世紀(jì)的“未來(lái)工業(yè)”,。今天的生物技術(shù)迅速橫向發(fā)展,，已滲透到科研、醫(yī)藥衛(wèi)生,、環(huán)境改良,、制藥工業(yè),、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等科學(xué)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,，與其盤根錯(cuò)節(jié)，共同進(jìn)步,。從轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物到高等有機(jī)體的整體克隆,，從細(xì)胞培養(yǎng)的“人造皮膚”到活體培養(yǎng)的“人工器官”，從基因診斷到基因治療,，從重組疫苗到ＤＮＡ疫苗,，從人工受精到試管嬰兒，生物技術(shù)在現(xiàn)代人類賴以生存的四個(gè)基本物質(zhì)要素——食物,、環(huán)境,、能源、人口中都將起到關(guān)鍵的作用,。它的無(wú)窮潛力將在２１世紀(jì)里得到更充分地發(fā)揮,。人類基因組計(jì)劃和基因組學(xué)正是在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻為生物技術(shù)的發(fā)展提供了新的動(dòng)力，其影響力是難以估量的,。

 
    首先,，人類基因組計(jì)劃的飛速發(fā)展證明了高效獲取基本生物信息的可能性。在未來(lái)１０到２０年里,，人類將毫無(wú)疑問地解讀所有擬訂的模式生物體,、模式基因組和代表性生物的遺傳密碼。其信息的分析和應(yīng)用將與計(jì)算機(jī)科學(xué)和計(jì)算機(jī)工業(yè)同步發(fā)展,，并能得到充分的理解和利用,。其次，基因組研究的高速發(fā)展使學(xué)術(shù)界和企業(yè)界都認(rèn)識(shí)到知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要性和落后的危機(jī),。近一兩年不僅企業(yè)與信息工業(yè)聯(lián)姻成為時(shí)尚,，而且制藥工業(yè)合并和生物技術(shù)企業(yè)合作也比比皆是,，其原因就是因?yàn)樾畔⒌闹匾院蛽碛行畔⒌钠谕Ｐ畔⒅刑N(yùn)藏著無(wú)盡的知識(shí)產(chǎn)權(quán),，而知識(shí)產(chǎn)權(quán)又是企業(yè)成功的重要保障。信息的價(jià)值是無(wú)限的,，“功能基因組”,、“蛋白質(zhì)組”研究的興起就是受到基因組學(xué)研究的影響而產(chǎn)生的。另外,，“人類基因組計(jì)劃”的初步成功使學(xué)術(shù)界和企業(yè)界認(rèn)識(shí)到技術(shù)接軌和技術(shù)突破的重要性,。

  ＤＮＡ測(cè)序技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的接軌、生物芯片與基因表達(dá)研究的接軌都是基因組研究的重要突破,。還有,，“人類基因組計(jì)劃”的大規(guī)模運(yùn)作促使學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的科研與開發(fā)同時(shí)走向操作的規(guī)模化和自動(dòng)化,、管理的企業(yè)化以及流程的高效率,。沒有這樣的規(guī)模、這樣的效率,，就沒有真正的成功,。最后，這一計(jì)劃的實(shí)施也促進(jìn)了學(xué)術(shù)界向科研的開創(chuàng)性,、定向性,、全面性和合作性傾斜。盡管基因組學(xué)不可能取代生物化學(xué),、藥理學(xué),、病理學(xué)等其他基礎(chǔ)學(xué)科，但是它將使學(xué)科間的重組和合作勢(shì)在必行,。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)曾有過(guò)低谷和挫折,，但其勢(shì)頭仍然是向前發(fā)展的?？梢灶A(yù)見,，這種勢(shì)頭將會(huì)隨著人類基因組測(cè)序的最后沖刺而掀起新的高潮。

我國(guó)的ＨＧＰ研究與有關(guān)建議

 
    我國(guó)是一個(gè)多民族的人口大國(guó),。我國(guó)豐富的人群遺傳資源是研究人類基因組多樣性,、人類進(jìn)化以及人類疾病相關(guān)基因的寶貴材料。我國(guó)的人類基因組計(jì)劃是于１９９４年啟動(dòng)的,，其初期目標(biāo)主要是充分利用我國(guó)豐富的人類遺傳資源,，進(jìn)行基因組多樣性和疾病基因識(shí)別的研究。在過(guò)去的６年中，通過(guò)科學(xué)界的共同努力,，組織了一批高水平的醫(yī)學(xué)中心和遺傳學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的國(guó)家和部門重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,，建立了全國(guó)性的遺傳資源收集、保存網(wǎng)絡(luò),，引進(jìn)和建立了包括遺傳和物理作圖,、大規(guī)模ＤＮＡ測(cè)序、基因定位,、克隆,、突變檢測(cè)和生物信息學(xué)等在內(nèi)的較完整的基因組研究體系。同時(shí),，也獲得了一批重要的研究成果,。

    在基因組多樣性領(lǐng)域中，建成了多民族人群的ＤＮＡ樣品庫(kù),，對(duì)中國(guó)南,、北３０個(gè)民族或人群的遺傳關(guān)系進(jìn)行了研究，并與世界１５個(gè)參考人群進(jìn)行了比較,。研究結(jié)果顯示,，中國(guó)人群可分為南、北兩大組,，兩者之間有明顯的基因融匯,；東亞人群可能起源于東南亞，而東亞現(xiàn)代智人與其他各大洲現(xiàn)代人群都起源于１０萬(wàn)～２０萬(wàn)年前“走出非洲”的群體,。另一方面，疾病基因的研究也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,，克隆了遺傳性高頻耳聾的致病基因,，定位了若干單基因疾病的染色體位點(diǎn)。在白血病和某些腫瘤相關(guān)基因的結(jié)構(gòu),、功能研究方面,，取得了一批具有國(guó)際影響的成果。近年來(lái),，在多基因病的定位方面也取得了初步成功,。此外，一些實(shí)驗(yàn)室在人類功能基因的研究方面也實(shí)現(xiàn)了突破,，已獲得來(lái)自造血一免疫,、神經(jīng)一內(nèi)分泌、心血管系統(tǒng)以及肝臟的ＥＳＴｌ０多萬(wàn)條,，克隆了１０００條以上新基因的全長(zhǎng)ｃＤＮＡ,。在生物信息學(xué)理論和算法研究方面，我國(guó)學(xué)者也有一定的建樹。上述工作,，不少發(fā)表于國(guó)際著名學(xué)術(shù)刊物,，并得到國(guó)際學(xué)術(shù)界的好評(píng)。

    近期,，在研究領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重大事件是展開了大規(guī)模的基因組測(cè)序,，由中科院遺傳所基因組中心、國(guó)家人類基因組南,、北研究中心共同完成了全球人類基因組測(cè)序計(jì)劃的ｌ％ ３號(hào)染色體短臂從Ｄ３Ｓ３６１０至端粒的３０ＭＢ區(qū)域　,。此外，一批實(shí)驗(yàn)室已致力于對(duì)中國(guó)人群ＳＮＰ的大規(guī)模研究,，試圖通過(guò)對(duì)不同群體的基因型一表型相關(guān)性分析,，揭示遺傳和環(huán)境因子相互作用在我國(guó)人群疾病發(fā)生、發(fā)展中的作用,。

    必須清楚地看到,，我國(guó)現(xiàn)有基因組研究隊(duì)伍的總體狀況和科學(xué)技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在著相當(dāng)大的差距，而國(guó)家在基因組基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的投資強(qiáng)度與美,、歐,、日相比仍然是非常薄弱的；我國(guó)擁有的遺傳資源優(yōu)勢(shì),，是一種潛在的理論上的優(yōu)勢(shì),。要從基因資源大國(guó)轉(zhuǎn)為基因研究大國(guó)，還必須付出極大的努力,。

    陳竺院士建議,，為了從根本上改變我國(guó)基因組研究的分散狀況，加強(qiáng)計(jì)劃和資源的集成度,，當(dāng)前一個(gè)刻不容緩的任務(wù)是,，應(yīng)打破部門界限，統(tǒng)一協(xié)調(diào),，迅速制訂我國(guó)在今后５～１０年內(nèi)基因組研究的總體規(guī)劃,，根據(jù)有所為、有所不為的原則,，突出重點(diǎn),，部署結(jié)構(gòu)基因組學(xué)和功能基因組學(xué)的研究目標(biāo)和內(nèi)容。在結(jié)構(gòu)基因組學(xué)方面,，目前面臨的重要問題是,，我國(guó)現(xiàn)已承擔(dān)的１％測(cè)序計(jì)劃在達(dá)到工作草圖階段目標(biāo)之后，如何繼續(xù)向完成序列圖努力﹖在細(xì)菌,、寄生蟲,、植物、動(dòng)物等諸多模式生物體基因組測(cè)序中，應(yīng)該選擇哪些目標(biāo),，體現(xiàn)既促進(jìn)我國(guó)生物技術(shù)和制藥工業(yè)發(fā)展,，同時(shí)又為國(guó)際人類基因組科學(xué)作出貢獻(xiàn)的原則﹖

    他認(rèn)為，作為一個(gè)人類遺傳資源極為豐富的發(fā)展中國(guó)家,，功能基因組學(xué)和醫(yī)學(xué) 或疾病　基因組學(xué)應(yīng)該放到十分重要的位置,，成為今后我國(guó)基因組科學(xué)發(fā)展最重要的任務(wù)。建立各人群ＳＮＰ的系統(tǒng)目錄,，將為闡明我國(guó)人群主要疾病的易感性,，以及基于遺傳學(xué)背景的個(gè)體化藥物治療和臨床試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。在生物芯片,、大規(guī)?？贵w工程、蛋白質(zhì)組學(xué)和高通量結(jié)構(gòu)生物學(xué)等方面,，我國(guó)應(yīng)該迅速搶占核心技術(shù),，為疾病的診斷和新藥篩選創(chuàng)造條件。我國(guó)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物已有一定基礎(chǔ),，基因剔除術(shù)也已獲初步成功,，能否盡快達(dá)到規(guī)模化,，將決定我國(guó)在基因功能分析方面的競(jìng)爭(zhēng)力,。應(yīng)該注意支持我國(guó)的民族工業(yè)介入ＤＮＡ測(cè)序、蛋白質(zhì)組學(xué),、大規(guī)模自動(dòng)化操作,、計(jì)算機(jī)和基因組新技術(shù)體系的建立，改變主要儀器設(shè)備,、試劑,、軟件等依賴進(jìn)口的局面?？傊谥贫ㄎ覈?guó)新一輪ＨＧＰ計(jì)劃時(shí),，應(yīng)注意基因組科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)及其他學(xué)科和大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的銜接,，避免孤軍作戰(zhàn)的局面。應(yīng)該吸引數(shù)學(xué),、數(shù)理,、化學(xué)等其他學(xué)科人材和工業(yè)界加入基因組科學(xué)的隊(duì)伍。政府對(duì)于ＨＧＰ應(yīng)該有較長(zhǎng)期,、穩(wěn)定的專項(xiàng)投入,。為了切實(shí)保證基因組基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為全人類所有，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)際間的互利合作，使我國(guó)的人類基因組計(jì)劃融入世界的人類基因組研究中,。這樣,，我國(guó)的ＨＧＰ就能獲得持久的動(dòng)力。

   在具體的工作中,，中科院遺傳所人類基因組中心則加大了在基因組測(cè)序方面的工作,。他們與“雜交水稻之父”袁隆平領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)家雜交水稻工程技術(shù)研究中心，以及中科院遺傳所植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室合作,，啟動(dòng)“中國(guó)超級(jí)雜交水稻基因組計(jì)劃”,；與丹麥合作進(jìn)行家豬的全基因組測(cè)序。他們的目標(biāo)就是啟動(dòng)“中國(guó)資源基因組計(jì)劃”,，旨在全面推進(jìn)中國(guó)資源性生物的基因組研究,。國(guó)家還宣布啟動(dòng)中華民族基因組單核苦酸多態(tài)性 ＳＮＰ　系統(tǒng)目錄的構(gòu)建與研究，研究的重點(diǎn)是與人們健康息息相關(guān)的基因的功能,，工作將由國(guó)家人類基因組北方中心,、南方中心以及中科院遺傳所等單位的專家共同完成。