人 類 基 因 組 計 劃

(Human Genome Project,HGP)

一、 概述：

人類基因組計劃（Human Genome Project,，HGP）是人類生命科學史上最偉大的工程之一,，是人類第一次系統(tǒng),、全面地解讀和研究人類遺傳物質(zhì)DNA的全球性合作計劃。人類基因組是指合成有功能的人體各類細胞中蛋白質(zhì)及（或）多肽鏈和RNA所必須的全部DNA順序和結構,，包括人類的23對染色體上全部的DNA所攜帶的遺傳信息的總和,，即30億個堿基對的序列，估計含約10萬個基因,。

人類基因組計劃是由美國科學家Renato Dulbecco在1985年首先提出,，美國政府1990年10月正式啟動的,，耗資30億美元,。其最初的目標是，通過國際合作，用15年時間（1990-2005）,，構建詳細的人類基因組遺傳圖和物理圖,，確定人類DNA的全部核苷酸序列，定位約10萬基因,，并對其他生物進行類似研究,。1993年，又增加了人類基因的鑒定和分離的內(nèi)容,。其終極目標即：闡明人類基因組全部DNA序列,；識別基因；建立儲存這些信息的數(shù)據(jù)庫,；開發(fā)數(shù)據(jù)分析工具,；研究HGP實施所帶來的倫理、法律和社會問題,。1999年5月,，國際人類基因組計劃決定將全部測序工作提前到2000年春季完成“工作框架”，即工作草圖,。

美國政府資助的HGP由國家衛(wèi)生研究院（NIH）和能源部承擔,。NIH為此專門成立了人類基因組研究所（National Human Genome Research Institute, NHGRI），從事該計劃的實施,。目前,，有美國、德國,、日本,、英國、法國,、中國6個國家的科學家正式加入了這一計劃,。

人類基因組計劃與曼哈頓原子計劃、阿波羅登月計劃并稱為人類科學史上的三大工程,，具有重大科學意義,、經(jīng)濟效益和社會效益。該計劃的實施將極大地促進生命科學領域一系列基礎研究的發(fā)展,，闡明基因的結構與功能關系,、生命的起源和進化、細胞發(fā)育,、生產(chǎn),、分化的分子機理，疾病發(fā)生的機理等,，為人類自身疾病的診斷和治療提供依據(jù),，為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)帶來翻天覆地的變化,；促進生命科學與信息科學、材料科學和與高新技術產(chǎn)業(yè)相結合,，刺激相關學科與技術領域的發(fā)展,，帶動起一批新興的高技術產(chǎn)業(yè)；基因組研究中發(fā)展起來的技術,、數(shù)據(jù)庫及生物學資源,，還將推動對農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)（轉(zhuǎn)基因動,、植物）,、能源、環(huán)境等相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，改變?nèi)祟惿鐣a(chǎn),、生活和環(huán)境的面貌，把人類帶入更佳的生存狀態(tài),。

二,、 研究進展：

人類基因組計劃包括構件遺傳連鎖圖、物理圖,、測序和基因識別4項工作,，前兩項已提前完成。

經(jīng)過全球科學家的共同努力,，測序工作也取得了重大進展,。1999年12月1日，一個由英,、美,、日等國科學家組成的研究小組，破譯了人類第22號染色體中所有與蛋白質(zhì)合成有關的基因序列,，發(fā)現(xiàn)了至少545個基因,。這是人類首次了解了一條完整的人類染色體的結構。研究顯示,，第22號染色體與免疫系統(tǒng),、先天性心臟病、精神分裂,、智力遲鈍和白血病以及多種癌癥相關,。這一成果是宏大的人類基因組計劃的一個里程碑，具有極為重要的研究意義,。2000年4月13日,，美國科學家又宣布他們已完成第5、第16和第19號染色體的遺傳密碼草圖,，在這些染色體上大約包含10,000 到15,000個基因,，約占人體遺傳物質(zhì)總量的11%,，新的遺傳圖譜將進一步揭示某些癌癥、糖尿病以其他一些疾病的形成原因,。新破解的三對染色體數(shù)據(jù)材料將無償提供給公共和個人研究人員使用，有關更詳細的數(shù)據(jù)將在今年夏天完全予以公布,。

我國先后在1993年和1997年啟動了“中華民族基因組中若干位點基因結構的研究”和“重大疾病相關基因的定位,、克隆、結構與功能研究”項目,，近兩年又在上海和北京相繼成立了國家人類基因組南,、北兩個中心。1999年7月,，中國科學院遺傳所人類基因組中心在國際人類基因組HGSI注冊,，承擔了其中1%，即3號染色體上3000萬個堿基的測序任務,，使我國成為繼美,、英、德,、日,、法之后第六個參與該計劃的國家，也是唯一的發(fā)展中國家,。

未來3-5年內(nèi),，國際人類基因組計劃的研究內(nèi)容將集中在：1）克隆和測定人類及模式生物（特別是小鼠）的全長cDNA序列；2）開發(fā)和完善DNA序列整合,、分析,，以及表達基因識別的軟件；3）開展第三代遺傳標記,，單堿基多肽性（SNP）遺傳標記研究,，用于人類基因組多樣性、藥物基因組學研究和識別,、定位疾病相關基因等,；4）繼續(xù)研究由于基因組計劃帶來的社會、倫理和法律等問題的內(nèi)容,。

三,、 競爭與合作

人類基因組計劃的進展并不是一帆風順的。以全球合作,、數(shù)據(jù)共享為主旨的國際人類基因組計劃面臨著來自私營公司強有力的挑戰(zhàn),。

1998年5月9日，帕金·埃爾默（PE）這個世界上最大的DNA自動測序儀廠家與Craig Venter教授共同組建了賽萊拉（Celera）公司,，投資3億美元,，要在3年內(nèi)完成人基因組的全序列測定,。1999年5月，Venter甚至建議政府資助的HGP從事模式生物,，如小鼠的基因測序,，而把人基因組的測序工作讓給他來做。

來自私營競爭者的刺激迫使公共的基因組計劃完成的日期一再提前,。1998年,，人類基因組計劃宣布，能在2001年末提供一份“基因的草稿”,；1999年5月,，再次把測序完成日期提前至2000年春季末。人類基因組計劃的科學家們在緊鑼密鼓地工作著,，他們呼吁同行們加快研究進度,，力爭在今年６月底之前破譯出完整的人類遺傳密碼，以免一些公司出于盈利目的搶先把這一公益性研究成果申報專利,。

2000年4月6日,，Celera公司宣布已完成該公司對于單個人的基因測序工作。4天后,，美國國家人類基因組研究所所長弗朗西斯·柯林斯發(fā)表聲明認為,，Celera的測序成果值得懷疑，他們本該對基因測序數(shù)據(jù)核查10次,，但實際上僅核對了3次,。他認為，雖然塞萊拉公司的新進展"值得關注",，但這只不過代表了破譯人類遺傳密碼進程中向前邁出的一步,。要徹底完成破譯，目前尚有大量工作要做,。4月11日,，來自50多個國家的大約1000位科學家聚會溫哥華，共同商討人類基因組計劃的發(fā)展策略,。

HGP和Cerela曾共同合作測定果蠅的全基因序列,，其后在1999年12月也曾討論過關于人類基因組計劃測序合作事宜，但是不久就告吹,。HGP主要顧慮的是Celera企圖阻止其他人在未來5年內(nèi)使用這些數(shù)據(jù),。而Celera總裁Venter希望維護自身的商業(yè)利益，認為自身的努力得到合理的回報是無可指責的,。

美國總統(tǒng)克林頓于2000年3月14日宣布了美英同意公開分享其解密人類遺傳方式的數(shù)據(jù),，并呼吁將人類基因組工程研究成果公開，以便世界各國的科學家都能自由地使用這些成果,。該舉措敦促私營公司跟政府實驗室一樣分享數(shù)據(jù),。對此,，Celera聲稱，不會對人類染色體申請專利,，但將對有重要醫(yī)學作用的基因申請專利權,。另外，他們不是對簡單的序列數(shù)據(jù)感興趣,，而是要利用基因分析和其他服務來賺錢,。 四、Celera公司簡介：

Celera公司建立于1998年5月,，位于美國馬里蘭州的Rockville，由PE公司和J. Craig Venter博士共同創(chuàng)建,。Craig Venter博士曾是基因組研究所（The Institute for Genomic Research ,，TIGR）的創(chuàng)建者和領導人，曾主持過第一個有機體（H. influenzae bacterium）基因組的完整測序工作,。Celera的本意來自拉丁語的“快速”,，因此Celera公司一直致力于開發(fā)基因組信息并使之商業(yè)化，以加速生物技術的發(fā)展和應用,。Celera公司是PE公司的兩個子公司之一（另一個是PE生物系統(tǒng)公司,，PE Biosystems Group），主要提供生物系統(tǒng)儀器設備,、與生命科學的研究和產(chǎn)業(yè)開發(fā)相關的試劑,、軟件及服務，1999年其銷售額達11億美元,。

Celera公司的主要業(yè)務是開發(fā)有關基因組,、蛋白質(zhì)組及相關的生物學和醫(yī)學信息，并綜合應用開發(fā)開發(fā)的信息進行醫(yī)藥,、生物技術以及有關的基礎研究,。該公司開發(fā)的信息產(chǎn)品還包括有關軟件用于了解、觀察和分析已有數(shù)據(jù)信息以加速開發(fā)過程,。Celera公司同時也承擔為顧客分析檢測相關數(shù)據(jù),。目前Celera公司已針對已有的功能基因組和蛋白質(zhì)組信息開發(fā)出一套新的數(shù)據(jù)庫及服務系統(tǒng)，為相關研究工作提供有力的工具和服務,。