10年後 基因組學革命剛開始

http://www.takungpao.com/news/10/06/27/_IN-1278388.htm

【大公網訊】今年是人類基因組工作草圖問世１０週年。回首望去，儘管有價值的醫學應用還極為有限，但過去的１０年依然是生命科學激動人心的１０年，人類在對自身和疾病的認識上都發生了飛躍性的變化。

然而，基因組學研究是一項長期投資，美國塞萊拉遺傳公司創始人克雷格·文特爾希望人們保持耐心，因為「基因組學革命只不過才剛剛開始」。

人類重新認識自己

人類基因組計劃於１９９０年啟動，２０００年工作草圖繪製完畢，３年後正式完成了全部３０億個鹼基對的測序工作。科學家稱讚這個計劃比人類登上月球還要偉大。２０００年６月２６日，時任美國總統克林頓在評價工作草圖的意義時說，這項里程碑式的科學成果「將使多數人類疾病的診斷、預防和治療發生革命性變化」。

１０年之後，雖然克林頓的預言尚未成為現實，但人類基因組計劃已給生命科學帶來了深遠影響。

首先是人類重新認識了自己。在基因組圖譜問世前，科學家曾認為人體內有數十萬個蛋白編碼基因，這樣才能解釋人類複雜的生命結構。但令人吃驚的是，基因組圖譜顯示，人類的基因只有２．１萬個左右，和老鼠相差無幾，而且兩者有９９％的基因相同。有的科學家猜測，雖然人類基因數量與老鼠差不多，但人類基因的機能要遠比其他動物複雜。

最出人意料的也許是基因組測序技術的飛速發展。當時繪製首份基因組草圖需要多國科學家聯手，耗時１０年，耗資３０億美元。現在，一個由幾個人組成的研究小組，可以在一天之內以不到１萬美元的成本完成同樣的工作。這個費用在未來３年到５年內有可能降到１０００美元以內，而時間預計只需１５分鐘左右。

測序成本直線下降使科學家有能力破譯人類之外生物的基因組。有關統計表明，從老鼠到果蠅，從線蟲到馬鈴薯，至少３８００種有機體的基因組圖譜已經繪製完成。

此外，基因組測序的成功，直接催生了許多「大生物」工程，比如２００２年啟動的國際人類基因組單體型圖計劃（ＨａｐＭａｐ），用３年時間繪製了詳細的人類基因組差異圖；又如始於２００３年的ＤＮＡ（脫氧核糖核酸）元件百科全書計劃，目標是找出人類基因組中的功能元件。

個人基因組時代

再過幾年，也許會迎來個人基因組時代。美國基因組測序公司「伊利尤米納」首席執行官傑伊·弗拉特利樂觀地預言，到２０２０年，給所有新生嬰兒繪製基因組圖譜將成為例行程序。美國塞萊拉遺傳公司創始人文特爾則認為，今後１０年，也許我們可以期盼為個人的精子、卵子、早期胚胎和幹細胞等都繪製一份基因組圖譜，以檢查是否有疾病風險存在。

今天看來，這似乎有點不可想像。到目前為止，繪製了個人基因組圖譜的也不過才１０多個人。不過到明年年底，隨著「國際千人基因組計劃」的完成，這個數字將會超過２５００人。

當然並非所有人都願意加入這個行列，一大原因在於基因歧視問題。比如，許多美國人擔心，一旦自己被查出攜帶某些嚴重疾病的致病基因，僱主獲知後將解雇他們，而保險公司知道後則要提高他們的醫療保險費用。

這些擔心不是杞人憂天，美國政府於２００８年制定了《遺傳信息物歧視法案》，就是為了保護民眾的基因信息不被濫用和歧視。

基因組學研究成長的煩惱

人類基因組計劃的最主要目標在於尋找諸如癌症和癡呆症等疑難雜症的遺傳學根源，以為每個病人量身打造符合其基因特徵的藥物。過去１０年，隨著基因組測序越來越快速和廉價，加上全基因組關聯分析方法和基因芯片技術的應用，基因研究工作在全球迅速鋪開，有關糖尿病、冠心病、乳腺癌、腸癌和前列腺癌等常見疾病致病基因的研究成果也確實如雨後春筍般涌現，但人類健康從中得到的好處極為有限。

「基因組研究給臨床醫學帶來的影響至今一直不甚明顯，」人類基因組計劃領軍人物、現任美國國家衛生研究院院長的弗朗西斯·壟林斯在今年３月３１日的《自然》雜志上評論說。

他指出，過去１０年基因組學研究取得了一些巨大進展：為一些癌症開發出了強效新藥；基因檢測能告訴乳腺癌患者是否需要化療；視網膜黃斑變性的主要風險因素已得到確認；能準確預估１０多種藥物的療效。「但平心而論，人類基因組計劃尚未對個人保健產生直接的影響」。

科學家指出，一個主要原因在於，擁有大量的遺傳信息數據並不意味著已經了解這些遺傳信息是如何發揮作用的。

生命遠比想像的複雜得多，科學家也無法為某些問題弄出一個簡單的答案。比如，研究表明，大多數癌症有各自的遺傳學特徵，因此目前還找不到一種能夠廣泛適用的癌症療法。又比如，不少科學家曾認為身高是一個家族遺傳的生物特徵，可以簡單地用基因解釋。但如今已被證實參與決定身高的基因超過１００個，科學家猜測參與決定身高的基因可能多達１０００個。

現在，迫切需要科學家梳理清楚這海量遺傳信息數據之間紛繁複雜的關係，弄明白它們的真正作用，這無疑將是一個漫長而枯燥的過程。但正如３月３１日《自然》雜誌的封面語所言，這就是「基因組學時代成長的煩惱」。