基因組研究飛速躍進

http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/world/2010-10/30/c_12717895.htm

２０００年，全球只有一份人類基因組工作草圖；過了１０年，全球２０００多人的基因組圖譜被繪制出來。

如果這一速度還不算快，《自然》雜志１０月２８日的一份報告，宣告了基因組研究“慢工出細活”時代的終結。報告說，國際“千人基因組計劃”６月份一次性就完成了１８０人的測序，再過兩年，僅該計劃就將獲得２５００人的全基因數據。而到２０１１年年底前，全球的人類基因組圖譜數量會超過３萬份。用“大躍進”來形容基因組研究的進度，一點也不誇張。

基因組測序進入“流水線”時代

基因組研究的重要性毋庸置疑，它可以解釋人類重大疾病發病機理，有助于開展個性化預測、預防和治療。還能促進對人類群體遺傳學以及人類進化歷史的研究。它開啟的生物醫學研究市場規模如此龐大，以至于無法用準確數字來描述。然而基因組測序並繪制圖譜，一直被認為是極其復雜的事情。

“人類基因組計劃”繪制首份基因組草圖由多國科學家聯手，歷時１０年，耗資３０億美元。就在幾年前，輕易繪制一個圖譜仍是不可思議的事情。現在，同樣的工作，一個由幾人組成的研究小組，可以在一天之內以不到１萬美元的成本完成。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。

測序成本直線下降當然是技術進步的結果。最初的“人類基因組計劃”使用的是第一代ＤＮＡ測序法，也稱作“自動化桑格測序法”，其原理由兩度獲得諾貝爾化學獎的英國科學家桑格在上世紀７０年代提出。

現在普遍使用的是新一代ＤＮＡ測序技術，如果對兩代技術的特點進行比較，第一代技術可以說是“線性的”，儀器每次運行只能讀取有限幾個“道”上的測量數據；新一代技術則是“平面的”，儀器每次運行可以讀取整個平面上成千上萬個測量點的數據。這一技術的升級換代，猶如汽車生產用上了流水線，是一個劃時代的進步。

有關專家介紹，“千人基因組計劃”一下子就使用了約１８０人的全基因組測序數據，正是採用了新一代ＤＮＡ技術。專家希望，該計劃的最終成本為３０００萬到５０００萬美元。若使用目前標準的ＤＮＡ測序技術，同樣工作可能需要花費５億美元以上。

《自然》雜志的調查顯示，由于技術和方法上的進步，在１０月底之前科學界至少將完成至少２７００份基因組圖譜，而到２０１１年年底前，這一數量會超過３萬份。美國加利福尼亞大學基因專家拉斯穆斯‧尼爾森在《自然》上撰文表示：“歡迎進入基因研究的新階段！”

迎接個人基因組時代

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，給所有新生嬰兒繪制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制一份基因組圖譜，以檢查是否有疾病風險存在。

專家的預計都非常的樂觀。但首先要找到不同人群的基因差異，才能逐漸實現個人基因組的差別化研究並普及。據專家介紹，任何兩個人在基因水平上９９％是一樣的，只有小部分的基因組序列因人而異。了解這些差異非常重要，它能幫助了解不同的人對疾病的易感性、對藥物和環境因素的反應性有什麼不同。不過，現有基因組差異性圖譜還不夠詳細。需要有新圖譜能讓研究者更快地鎖定與疾病相關的基因變異點，從而能夠使用遺傳信息更快地開發常見疾病的診斷、治療和預防新方法。

《自然》和《科學》雜志２８日都介紹了“千人基因組計劃”，它正是要找到這種差異。如果說“人類基因組計劃”是要了解一個人的基因情況，那麼“千人基因組計劃”旨在同時檢測全球不同族群數千人的基因組，以找到差異。如果２０１２年它獲得成功，將是基因組個人化時代向前邁進的一大步。

目前，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。這些都為個人基因組時代的到來打下基礎。

當然並非所有人都願意加入這個行列，一大原因在于基因歧視問題。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，雇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。鑒于此，美國政府于２００８年制定了《遺傳信息物歧視法案》。

傳承“人類基因組計劃”

“人類基因組計劃”于１９９０年啟動，２０００年工作草圖繪制完畢，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。

“人類基因組計劃”的最主要目標在于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。然而，自“人類基因組計劃”完成以來，因為難以同時對許多人進行基因測序，基因組研究一直只在較小的層面上進行。而“千人基因組計劃”不僅使大規模測序成為可能，本次還繪制了一個詳盡的基因圖譜以供比對，這正是對“人類基因組計劃”終極目標的延續。

據報道，“千人基因組計劃”由中國深圳華大基因研究院、美國國立人類基因組研究所、英國桑格研究所等機構于２００８年啟動，該計劃的最終目標是獲得歐、亞、美、非各洲不同人群中２５００人的基因數據，預計在２０１２年發布的最終結果將可以覆蓋９９％以上的基因變種。深圳華大基因研究院不僅承擔了４００個黃種人全基因組樣本的測序和分析工作，還幫助完成了非洲人群的全部測序和分析任務。

據悉，該計劃預計總共檢測全球２７個族群總計２５００人的全部基因組信息。其中具體族群的代表人群包括：尼日利亞伊巴丹地區的約魯巴人；居住于東京的日本人；居住于北京的中國人；居住于美國猶他州的北歐和西歐人後裔；居住于肯尼亞的盧亞人（Ｌｕｈｙａ）和馬薩伊人；意大利的托斯卡尼居民；居住于美國休斯敦的Ｇｕｊａｒａｔｉ印第安人；居住于美國洛杉磯的墨西哥裔居民；居住于美國西南部的非洲人後裔等。