時間：2023-05-31 09:21:31
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人類基因組計劃的意義，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
向人類疾病宣戰
面對人類身上10萬個基因30億個堿基對，要真正破解人類生老病死的奧秘，并且找出它們各自所對應的遺傳機理,這項浩大的工程才剛剛開始。
除了解碼基因，人類基因組計劃開始了另外一項工作，完成一個多人種相互對應和比較的醫學遺傳草圖。這項計劃試著在全球選擇了380多位白人、黃種人、蒙古人種和黑人，并通過遺傳基因的彼此對照，比較這些不同種群在人類進化過程中存在的不同結構。
科學家們希望通過比較，了解這些人種結構的不同能否對指導不同人種的生活方式和臨床用藥有所啟發。這項研究將從基因的層面，探究個體對糖尿病、腫瘤等疾病是否敏感以及個體患上某種疾病的幾率。
過去5年，科學家們一直試著解決這樣的問題，但在不同的人種之間，情況千差萬別。“相對于30多億的種群人口而言，我們僅僅選擇了四個種群中不多的人來做比較試驗，因此并不能完整地代表每個人種的基因組狀況?！币恢眳⑴c這項計劃的中國科學家汪建說，“因此，就目前我們的研究進展情況看，還不能回答有多少因素是我們在出生前就被父母親的遺傳鎖定的?！?/p>
他認為，人類基因組計劃要解決這個難題，需要對成千上萬的個體進行大數據量的社會調查和精確測算。
不過，就目前的研究來看，癌癥病人和精神疾病病人將成為基因研究最大和最先受益的人群?；蛑浮NA雙螺旋構造的發現者詹姆斯?沃森稱，腫瘤通常是DNA受損后，健康細胞產生缺陷并無限制分裂導致的，因此，通過解讀人類基因的遺傳機理，就可以知道病人或正常人有哪些基因發生了突變，從而選擇出最佳的防治方法。同樣，精神疾病防治也會因為基因技術的發展而取得質的飛躍。
沃森表示，精神疾病有明顯的遺傳特征，人類基因圖譜繪制成功后，它將能以此為對照，幫助找到疾病發病的機理和基礎，從而做出有效的防范措施。
破解癌癥的密碼
在六國科學家的共同努力下，人類基因組的框架圖得以繪制完成，精細圖仍在不斷的完善之中。在此基礎上，美英兩國又啟動了癌癥基因組計劃。
國際人類基因組計劃總協調人弗朗西斯?柯林斯透露，癌癥基因組計劃總投資1億美元，作為一項前所未有的創新性研究計劃，這項研究在初期將主要針對腦癌、肺癌和卵巢癌三種疾病開展――這是美國發病率最高的癌癥疾病。
柯林斯說，這項計劃的規模、工作量和創新程度將會是人類基因組計劃的1000倍甚至10000倍?！耙驗槿祟惢蚪M計劃只是對一位白人的基因進行解碼，而該計劃在每種研究的癌癥中都會收集至少幾百個樣本，每個樣本都會被精細分析進而找出致癌的真正原因。”這位來自美國國立衛生院國家人類基因組研究中心的主任說，目前他們已向中國發出正式邀請，并且相信“中國會成為癌癥基因組計劃的主要參與者與重要貢獻者”。
中方對此表現出了積極的態度。在中方的設計方案中，中國將與美國在兩個方面開展合作：一是延續美國已經開展的研究項目。目前的研究表明，部分已發現的腫瘤的遺傳性變化確實具有人種特異性。二是針對美國尚未開展研究，而在中國發病率比較高、危害比較大的腫瘤。另外，中方還將研究腫瘤發生的共性問題。
中國目前還沒有明確對具體哪個腫瘤開展研究，但是研究對象至少要具備4個技術上的要求：發病率比較高、危害比較大、增長速度最快的腫瘤；具有一定中國特點，在中國發病率比較高的腫瘤；原來研究基礎比較好的腫瘤；以及確實能幫助闡明腫瘤的發生與發展機制、具有特殊臨床意義的腫瘤。
盡管到目前為止，癌癥基因組計劃尚未形成像人類基因組計劃那樣，有明確參與國家、每個國家承擔多少任務的具體計劃，但柯林斯堅定地表示，他們將像上次的人類基因組計劃合作一樣，將此次癌癥基因組計劃做成一個有國際影響力和關注度的國際項目。
10年內個人可望擁有基因身份證
目前，可以進行基因檢測的疾病涉及行為疾病、癌癥、結締組織疾病、內分泌疾病、泌尿生殖系統疾病、免疫系統疾病、生長發育疾病以及和血液、牙齒、眼睛、胃腸、心臟、肝臟等有關的疾病等。
近年來，在美、英等國，科學家嘗試將基因檢測方法應用于醫學領域，一些高校還設立了基因組醫學中心或者分子醫學實驗室。
事實上，人類基因組計劃啟動以來，對于醫學和科學專家尋找致病基因和探究致病的機理已開始起到關鍵性作用。1990年人類基因組計劃尚未啟動之時，人類僅僅發現了不到100種疾病。而到了2003年，這個數據一舉躍升到990種，而在隨后的短短3年半時間里，這個數量上升到了1292種。
但由于大部分人類基因是否和疾病有關尚是個未知數，目前的基因檢測仍然只是初步階段。
人類基因組約有30億個堿基對，雖然測序成本一直在下降，但是測定一個人的全基因組圖譜，成本仍然十分昂貴。雖然有了全人類的基因組圖譜，但是每個人的基因組仍有不同之處。
人們何時能有屬于自己的基因身份證？“如果把成本降到1萬美元，將來也許會有更多的人能擁有自己的個人基因組圖譜?！痹?8歲的諾貝爾獎獲得者沃森看來，繪制人類全基因圖譜成本降低到1000美元的“夢想”，估計要到十年以后才可能出現。
不過，在人類對基因益發了解的同時，基因研究也引發了許多問題，特別是極大影響了生物多樣性，而生物多樣性正是自然可持續發展的基礎。另一方面，基因研究也引起了人們關于倫理和道德問題的大討論。
比如說，隨著基因技術的發展，“天才論” 、“血型論”有可能死灰復燃。是否能用基因技術來造就各方面能力均衡的所謂什么方面都正常的人，一直是一些科學家力圖追求的目標，也一直成為社會爭論的話題。
生命的天書
如果說人類基因組計劃是為了精確地撰寫生命之書，那么當2003年，這個堪比“曼哈頓計劃”和“阿波羅登月”的工程收工的時候，科學家們卻發現，他們仍然看不懂這本謎一樣的天書，仍然不能完全揭示生命的奧秘。同年9月，一項名為“DNA元件百科全書”（The Encyclopedia of DNA Elements，簡稱ENCODE）的龐大“解密計劃”漸漸開展起來了。終于，歷時9年，耗資1.5億美元，來自5個國家32個研究機構的442名科學家，終于在2012年的9月5日以同時發表30篇論文的方式，向世人展示他們杰出的研究成果，宣告這個繼人類基因組計劃之后最大型的國際合作項目的完成。然而頗為諷刺的是，在這最近的幾十年里，ENCODE這部天書中的研究主體，卻被普遍認為是沒有生物意義的“垃圾DNA”。
此垃圾非彼垃圾
要說人體內有一點垃圾你也許能接受，但是有的“垃圾”永遠地存在于你的體內，你能接受嗎？1972年，一位名叫Susumu Ohno的遺傳學家提出“垃圾DNA（Junk DNA）”這一概念，并在隨后的幾十年里，這一概念被用來形容那些基因組上沒有生物學意義的非編碼DNA序列。由于當時的人們普遍認為蛋白質才是決定生物性狀的關鍵，同時也沒有一種好的理論和技術手段來解釋這些“垃圾”存在的原因，于是在這隨后的時間里，“垃圾DNA”這一觀念，漸漸根深蒂固起來，并影響著人們對于基因組的認識與研究工作，而著名的科普刊物《科學美國人》（Scientific American）甚至宣稱，這一“邪惡”的觀念，已經遲滯了人們對基因組學的研究。
2003年人類基因組計劃完成之后，人們發現人類的全基因組包含了超過30億個堿基對，大約20000個基因，但是把這些基因的序列加起來，卻僅僅占全基因組長度的1.5%！這個數字，甚至沒有某些植物和毛毛蟲的多！難道這么1.5%就能解釋同卯雙胞胎的差異，能幫助人們找到各種疾病的原因？難道作為地球主宰的人類，基因組中的98.5%竟然是垃圾？難道造物主能容忍一部100分鐘的電影，有98.5分鐘都是廣告？人們疑惑了，質疑了，并且開始行動了！
發現意味著挑戰傳統
十年磨一劍，雖然這個計劃還有需進一步補充完善的地方，但是，它已經顛覆了我們的傳統思維，將我們帶入了一個新的基因組時代。
正如基因這個詞，“DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列”這一解釋已經植根于我們的腦海中幾十年了，并且已經將DNA序列與生物性狀兩者間畫上了根深蒂固的等號。然而當ENCODE這部生命天書完成，科學家們發現多達400萬個基因開關和功能調節因子占據著大約20%的基因組序列的時候，基因的概念也隨之動搖而變得陳腐了。想象一下，每個基因對應著差不多200種各類型的調節方式，而不同的調節方式又決定著差異的生物性狀，那么真正影響生物性狀的，或者說生命的精髓，不應該是那些核苷酸序列本身，而是那些豐富的調節方式，是那些調節后的轉錄產物。于是就有人提議，基因的概念是否已經過時，是否應該重新定義為那些具有生物意義的轉錄本？新一輪的爭論由此開始了。
以前生物醫藥研究的重點在于尋找導致疾病的致病基因，雖然發現了這么一些基因，也解釋了一些疾病的機理，可是，幾十年過去了，并沒有更多的疾病被人類所攻克。對于這種瓶頸，科學家們疑惑不已，懷疑是技術手段的缺陷或是篩選的樣本不夠充分，抑或是有些新的基因并沒有被發現。與此同時，人們也發現，同一種治病手段，用在不同人的身上，所起到的效果并不一樣，甚至有時導致截然相反的結果。這種差異被人們解釋為環境和遺傳共同作用的結果，然而環境是如何去影響并調控機體的，卻又沒有完美的理論和機制去解釋。種種疑慮隨著ENCODE的完成，得到了一種較為合理的解釋。疾病的產生，也許并不是某些基因的缺陷，而是復雜的調控網絡出現了紊亂，而人與人個體的差異，恰恰也是源于這種調控網絡間的差異，同一種手段去干擾這種網絡，自然會得到不同的結果。因此，伴隨著這種機制的逐漸揭示，個體化醫療必將走近人們的視野，診斷、治療這種傳統的醫療模式也將被逐漸淘汰，代之以檢查、分析、制訂個體醫療計劃、治療這種新型的醫療模式，疾病預測和治療手段也將更加人性化和精確化。
激動之余請淡定
人民政協網 rmzxb.com.cn 日期:2009-03-04
生命科學的研究重點，正從基因組學的基礎數據積累轉為系統生物醫學和整合生物技術的轉化研究。 人類基因組計劃雖然已告一段落，但基因組科學并未結束。隨著基因組科學自身的不斷發展，它正帶動生命科學和醫學進入一個新境界。 基因組研究的最終目的是為人類健康服務，而做與醫學相關的基因組研究，中國可能擁有世界上最好的條件。
基因組科學的新機遇
基因組研究，特別是人類基因組研
究和人類基因組計劃，是涉及人類重大
發展關鍵、追求重大科學數據積累和重
大科學發現，同時又具有完整而長遠的
科學目標，學科交叉、多技術綜合，有
組織、有計劃的大科學研究和大科學工
程。第一次將這樣的“大科學”概念引
入中國的生命科學領域，是一場革命。
由于人類基因組計劃的實施，“大科
學”和“小科學”之間的聯系已經并正在日益加強。在今天這樣的基因組時代，沒有一個在從事分子生物學、生物化學和細胞生物學的“小科學”研究的科學工作者可以說，他們未從人類基因組計劃和人類基因組研究所產生的海量數據中受益！而與基因組相關的其他“組學”的興起，又進一步推進了“大科學”與“小科學”的緊密結合。這樣的結合給生命科學和生物技術發展所帶來的深刻而長遠的影響，只能說是“革命”！
人類基因組計劃對中國而言，也是在生命科學領域里的一次“思想解放”。它使中國的生物學家認識了靠什么“引領學科前沿”，什么叫“國家戰略需求”；它激起了中國生物學家敢于挑戰重大科學問題和勇于投入國際競爭的豪情壯志；它也鍛煉了中國生物學家善于組織科技隊伍，精于統籌協調，實施重大科研項目的綜合能力。
中國的生命科學工作者，以十年堅持不懈的奮斗，實現了中國人類基因組計劃的主要目標，實踐了自己的承諾。一方面在前沿領域弄潮，重點放在合成生物學、干細胞等方面，另一方面強調造福社會。
催生醫學新模式
正是由于人類基因組計劃的完成以及整合生物學和系統生物學，使得人類可以對疾病進行更有效的早期預防和早期干預，產生了預測性、預防性和個體化的3P(predictive，preventive，personalized)醫學模式。這個模式，開辟了慢性疾病的早期預防和早期治療的新途徑。生命各系統具有從簡單到復雜，從低級到高級，自組織、復雜化的演變趨勢，認識這一帶有普遍性、全局性的科學研究規律，一旦突破，將有望帶來革命性的變革。 最近，又提出了第四個P，即參與性醫學(participatory)，意指每個個體均應對自身健康盡責，積極參與疾病防控和健康促進。4P醫學模式的表述更能體現以人為本。
為適應這樣一種新的生物醫學格局，各國的衛生界，特別是衛生科技界都在進行新的思考，在這樣一個十字路口，衛生科研應有怎樣的作為？上世紀美國人提出了“健康美國人”計劃，提出了28個關注的焦點。美國國立衛生研究院又在此基礎上，提出了一個通向醫學未來的路線圖，其核心就是通過現在生物學的轉化研究，來打破預防疾病的瓶頸。 走中國特色的發展道路
根據我國國情，我們正在組織專家進行“健康中國2020”戰略研究，已經提出了若干關注目標，其中慢性病和西方社會非常相近，但也有一些特點，如中國人患糖尿病的傾向實際上比西方人更加明顯，高血壓的發生率也很高，從而導致腦血管意外的高死亡率；癌癥已經成了國人的第一殺手；重大傳染病，包括艾滋病、肝炎、結核病、血吸蟲病等治療任務也很艱巨。另外還有心理健康，近年才引起重視，還有職業及環境健康、食品安全和飲用水安全等一些與我國發展階段相關的健康問題。在這樣一些重點領域，我們正在策劃一些重大的行動計劃。例如，我們已經下決心要擴大乙肝計劃免疫的范圍，爭取早日將肝病大國的帽子扔到太平洋里去。國家最近也啟動了重大傳染病防治專項，以期在艾滋病、結核病、血吸蟲病的防治方面取得更大的突破。
以預防為主，結合中醫“治未病”的亞健康干預計劃，還有應對人口老齡化的行動計劃，健康教育和健康促進，煙草控制和酒精控制等，需要多個部門的配合。實現這些計劃，需要體制方面的支撐，需要國際合作的支撐，當然也離不開政府財政投入。但是，歸根到底，還是要依靠科技的力量。在這里，一個非常重要的理念就是既要攀高峰，占領前沿，又必須讓廣大人民群眾分享科技帶來的成果。在一個有13億人口的大國，講基因組、講系統生物醫學，就要既盡可能地提供分子標志、藥品靶標等有未來應用價值的高科技成果，同時也要為疫苗設計、大宗藥品的工藝改進、基于人群流行病學的健康干預等提供適宜技術。
另外要把衛生產業看成是未來重要的服務業。服務業現在我國國民經濟中的比重不到40％，而其中的醫學服務業又只占到10％多一點，實際上衛生產業完全可以成為促進內需、拉動經濟可持續、又好又快發展的抓手。現在是我國衛生科技創新發展的關鍵時期，我們要依靠科技自主創新，努力推動醫療衛生改革健康快速發展，早日實現健康中國、和諧社會的宏偉目標。
人類基因組學研究的新進展
——訪全國政協委員、九三學社中央副主席馬大龍
人民政協網 rmzxb.com.cn 日期:2009-03-04
王菡娟
隨著人類基因組計劃的完成，有關
基因的話題一直備受公眾的關注。為此，
記者日前采訪了全國政協委員、九三學
社中央副主席馬大龍。
人類基因組計劃是人類文明史上偉
大的里程碑
“人類基因組計劃于1990年啟動，
計劃花費30億美元解析人類23對(24條)
染色體30億對核苷酸的全部序列。2000
年完成了人類基因組的工作框架圖；2003年完成精細圖；2006年完成全部染色體的注釋。這是人類文明史上的一個偉大的里程碑。這樣一個偉大的?科學計劃?，將為生命科學帶來巨大的沖擊。”馬大龍告訴記者。
隨著人類基因組被破譯，一張生命之圖將被繪就，人們的生活也將發生巨大變化。今后人們對自己的基因有了更詳盡的了解，基因分析、基因藥物、基因治療、個體化治療已經走進人們的生活，將對人類的健康產生重大影響。
人類基因組研究已經進入了新階段
“人類基因組精細圖的公布，標志著現代醫學的發展已逐步進入基因組醫學時代。人類功能基因組學研究就是以全基因組為背景，開展人類基因及其編碼蛋白的功能研究，從而盡可能全面地揭示生命的奧秘。目前，基因組醫學對疾病診斷、惡性腫瘤、器官移植、精神疾病、心血管疾病、傳染病、制藥、醫學倫理以及基因治療等方面的重要影響已初見端倪，人類基因組為藥物開發提供了新源泉?！瘪R大龍說。
人類基因組計劃完成后，國際上人類基因組的研究已經進入新階段，隨著兩項基因組技術的重大革新及其推廣應用，極大地推動了基因組醫學的發展:一是全基因組關聯分析(genome－wide association study，GWAS)技術已經大規模應用，不斷有重大疾病的新易感基因被揭示，很多復雜性疾病的遺傳因素正在逐步闡明，為常見多發病的易感性分析提供了重要的基礎；二是廉價高效的新一代基因序列分析技術進入實用化，越來越多的個人基因組完成全序列解析，千元基因組(即花1000美金完成個人全部30億對DNA的序列分析)即將進入市場，“百元基因組”時代也有可能到來。科幻小說中描寫的每個人掌握自己全部遺傳信息數據的前景有可能成為現實。此外，在短短的幾年內，完成了一系列基因組學研究的新計劃，例如人類基因變異圖譜、癌癥基因組圖譜、人類功能基因百科全書等已經初見成果。有理由相信，在不遠的將來，人類基因組的新成果將會與每個人息息相關。 完全破解“生命天書”尚需時日
但馬大龍表示，“目前雖然完成了絕大部分基因的序列分析，但一半以上的人類基因的功能還是未知數。要想讀懂?生命天書?，尚需時日。”
馬大龍同時還認為，人類基因組計劃完成也為社會帶來了一些潛在的問題。首先是倫理問題，比如個人DNA隱私問題，有可能對其就業、保險、生活產生歧視；其次是基因組的所有權問題，如何保障遺傳材料提供者的“知情同意權”；還有就是基因濫用問題，比如基因改造新物種問題，人類生殖細胞的基因改造帶來的危險，基因重組導致新致病微生物出現等
等；針對這些新問題，需要加強立法來規范個人基因組數據的使用和基因研究的限度。 我國仍需加大對人類基因組學研究的支持力度
人類功能基因組學研究涉及眾多的新技術，包括生物信息學技術、生物芯片技術、轉基因和基因敲除技術、酵母雙雜交技術、基因表達譜系分析、蛋白質組學技術、高通量細胞篩選技術等。這一領域的研究關鍵是思路創新和技術創新。我國在基因研究領域的技術創新與世界發達國家相比還有很大的差距，仍需國家加大支持力度。”馬大龍說。
基因組研究是一個長期的過程，需要長線投入和戰略布局，而我國目前對于基因組學研究的投入缺乏一貫性和連續性。“十五”期間，投入較多，“十一五”投入明顯減少，甚至一些計劃內的經費不能兌現，這種做法勢必影響我國在這一領域的整體實力。國家對于基因組研究的支持應著眼長遠，避免急功近利。
據悉，在“十一五”期間，國家重大專項“重大新藥創制”設立了基于功能基因組的生物技術藥物開發關鍵技術平臺的課題。國家“863”計劃生物與醫藥領域共設立4個重大項目，其中有2個是基因組相關的項目，包括“功能基因組與蛋白質組”及“重大疾病的分子分型和個體化診療”。北京大學人類基因研究中心參與了功能基因組與蛋白質組重大項目中“人類重要功能基因的開發研究”課題，在建立規模化的人類重要生理功能基因克隆化、鑒定、重組蛋白表達、細胞水平與動物整體水平的篩選、系統性的基因功能研究，并最終在基因組藥物和藥物靶標的開發上已取得了一定的進展。一些成果為我國創新藥物的開發打下了基礎。 馬大龍表示，隨著技術的進步，在不久的將來，基因組學必將為人類健康服務發揮重大作用。
馬大龍
現任第十一屆全國政協委員，北京市第十一屆政協副主席。九三學社第十二屆中央委員會副主席。北京大學校長助理、北京大學醫學部主任助理。教授，博士生導師。
未來醫學將從防病治病轉向維護和增進健康
人民政協網 rmzxb.com.cn 日期:2009-03-04
巴德年
根據現代醫學的發展軌跡和社會發
展趨勢，未來20年或30年，醫學將發
生很大的變化，具體體現在以下幾個方
面:
一、醫學的任務將從以防病治病為
主逐步轉向以維護和增進健康，提高人
的生命質量為主
未來，尋求醫學服務的不僅僅是患
者，也有相當數量的正常人；求醫問藥
的也不僅僅是因為軀體的病患，而相當
多的是期望得到生活指導和心理咨詢。
醫生開出的處方不僅有去藥房取藥的藥
方，還有生活處方。醫學的對象將從以
病人為主逐步面向整個人群，整個社會。
有相當數量的醫生(有些國家有半數左
右)是從事社區服務的全科醫生。更多的
人在社區醫學服務的基礎上，他們將以
要么方便就醫，要么擇優就醫的方式，來選擇他們的就診醫院。因此，特別希望衛生主管部門在規劃衛生資源時，不單單考慮地域分布，還要充分考慮時間、空間、人間互相關系的優化，在交通最便利的地方，花費時間最少的地方，配置急重癥搶救中心；在環境幽雅、陽光空氣俱佳的地方，配置面向未來的醫學中心。
二、信息學、生物信息學將改變醫學工作方式
長期以來，精心保存的厚厚病歷，將被一張小小的卡片所代替，這張卡片也許只有名片大小，最多2~3張，就足足可以記載一個人一生的病情和診斷經過，甚至包括全部的影像診斷資料。所謂病歷，不再只是在某醫院、某時期的病情檔案，而是這個人一生的健康與疾病的記載?？梢灶A料，不會或不甚熟練操作計算機的人，恐怕難以成為一個未來的好醫生。人類基因組工程的完成，預示著要想知道每個人的基因圖譜，都將成為可能。醫生可以根據這張圖譜正確作出某些疾病的基因診斷和預測某些疾病的可能性，進而實施基因治療和生活指導。
三、醫學工作的范圍將從“出生到死亡”擴展為“生前到死后”
過去一直在說，“人從生下來到死亡，總離不開醫生?！比缃?，在人沒生下來的時候(胎生期)，就可以對某種疾病作出正確的診斷，并可采取外科治療，從而矯正畸形、修復缺損，待手術完畢，把胎兒還納子宮，使胎兒正常發育，待胎兒成熟后，娩出子宮。這就是所謂的胎兒外科。當今的醫院兒科還只是從新生兒開始，不久的將來，在婦產科和兒科之間將會出現一個交叉學科——胎兒醫學科。人死后，現在多數為焚燒火化，少數尸體捐獻或捐獻角膜。但在某些先進國家已有了“腦死亡”的立法，腦死即人死后，由于循環未停，諸多臟器尚可作為臟器移植的供體，是一寶貴的衛生資源，對這樣的“死人”，醫學不僅要利用，還有許多可研究的價值。
四、第二次衛生革命處于攻堅階段，人類平均壽命突破100歲已初見端倪
以各種菌苗、疫苗接種為主要預防手段，以各種抗生素和化學療法為主要治療手段，控
制傳染病的流行，以天花的根絕和脊髓灰質炎的消滅為重要標志，人類第一次衛生革命取得了決定性的勝利。當今，主要威脅人類生命的是癌癥、艾滋病、心腦血管病和其他老年病。令人感到欣慰的是，由于整個科學的進步，當今半數以上的癌癥可以治愈?？梢灶A計，當今的醫學難題——癌癥，再過20年有望被攻克；有人已明確指出到2010年前后，預防艾滋病的有效疫苗即可誕生；用正確的生活方式和有效的防治辦法，心腦血管病的發病可減少一半。人的平均壽命，有些國家已突破80歲，中國已突破70歲，隨著癌癥的攻克，心腦血管疾病的防治成就，在2020年到2030年間，人的平均壽命突破100歲的國家便有可能出現。
五、新理論、新技術推動醫學向前發展
人類基因研究和神經科學的進步，對解開人類自身的諸多秘密，甚至包括感知、思維、記憶等重大問題，將有決定性意義，這對疾病發生及防治，特別是對精神疾患的發生機理及其防治也許會有新的突破。在生物技術當中，除基因工程、轉基因動物之外，細胞工程，特別是干細胞的保存、增殖及應用技術，在相當大的程度上將會引起醫療上的重大變革，使許多過去的所謂絕癥，都可以因干細胞的應用而枯木逢春。組織工程方面捷報頻傳，軟骨培養成功，血管培養成功，可以預知，諸多組織培養成功，對修復外科、畸形矯正，以至美容整形都會產生巨大的推動效應。蛋白質工程學也許是繼人類基因組工程學之后，最熱門的研究領域之一。
六、面對老年社會，及早采取措施
老年人群除了心腦血管疾患、癌癥、糖尿病、帕金森病以外，還有近10％的人可能患有不同程度的老年癡呆癥，而老年婦女幾乎都有不同程度的骨質疏松。因此，老年人群是最需要醫學呵護、最需要衛生資源的人群。如果不及早采取有效措施，未來的社會不堪設想，而當“一個孩子”成為社會主要勞動力時，其社會負擔將難以承受。同時，隨著社會的進步和法制的健全，腦死亡法的及早出臺和安樂死法案的頒布和實施，都將是21世紀初葉的重要課題。實施腦死亡法，不僅是對人間倫理的扶正，而且對衛生資源來說，從消耗、浪費到有效利用，有百利而無一害，建議我國抓緊這一問題的論證。1993年，荷蘭已正式通過了《安樂死法》。實行安樂死，不僅是人道主義的弘揚，而且是一種特殊人權的體現。當然，立法要嚴密，程序要嚴格。無論如何，這確實是一場醫學倫理學的革命，應當提倡。 巴德年
十屆全國政協委員、中國工程院院士。原中國醫學科學院院長，原中國協和醫科大學校長、教授。兼任中華醫學會副會長、《中華醫學雜志》總編、中國免疫學會名譽理事長、中國生物醫學工程學會名譽理事長。首次發現抗胸腺自家抗體，從而揭示了高血壓大鼠免疫功能低下原因；用胸腺移植等免疫重建方法，在國際上首次提出了免疫與高血壓相關的證據；結合我國實際情況，開展癌轉移機理及防治途徑的研究，率先在國內建立5種高轉移動物模型和穩定的高轉移性細胞株。
調整醫學目的 創新健康保障模式
人民政協網 rmzxb.com.cn 日期:2009-03-04
陳凱先
2008年，國家中醫藥管理局大力推
進“治未病”健康工程，取得了良好的社
會效益。一年來，“治未病”健康工程社
會影響不斷擴大，廣大群眾對“治未病”
的認知度和認同度有了明顯提高；行業
內對“治未病”重要意義的認識不斷提
高，初步形成了中醫特色明顯、技術適
宜、形式多樣、服務規范的“治未病”預
防保健服務體系框架。
解決全球性醫療危機須對醫學的目的作根本性調整21世紀，醫學正經歷重大變革。早在20世紀90年代，人們就指出:隨著生命科學和醫學工程技術進步，現代醫學已經進入一個以個體化醫療為特征的新時期。但是，醫療費用惡性膨脹引發的全球醫療危機，迫使人們對醫學的目的和醫學的核心價值進行深刻檢討。為此，1992年世界衛生組織(WHO)組織了一個有關醫學目的的國際研究，研究小組4年后，即1996年11月提出的總結報告中明確指出:“目前醫學的發展是在全世界制造供不起的、不公正的醫學?！薄艾F在許多國家已經走到了可供性的邊緣?！?/p>
世界衛生組織分析認為，導致這場迫在眉睫的醫療危機的根源是:醫學目的出了問題，而不是手段出了問題?！板e誤的醫學目的，必然導致醫學知識和技術的誤用”?！翱紤]到醫療服務可以獲得巨大利潤，情況尤其如此”。要解決這場全球性的醫療危機，必須對醫學的目的作根本性調整:第一，把醫學發展的戰略優先從“以治愈疾病為目的的高技術追求”，轉向“預防疾病和損傷，維持和促進健康”；第二，只有以“預防疾病，促進健康”為首要目的的醫學才是供得起、可持續的醫學，才有可能是公平和公正的醫學。
有效控制慢性非傳染性疾病要求醫學模式的根本變革20世紀以來，抗生素得以發明和廣泛應用，嚴重威脅人類健康的傳染病得到有效控制，人類的預期壽命至少延長了10年，人類歷史上第一次衛生革命取得了偉大勝利。20世紀60年代，美國政府提出了一個雄心勃勃的攻克癌癥的計劃，但最終并未達到目的。人類以征服諸如心腦血管疾病、癌癥、代謝性障礙疾病、神經退行性疾病等慢性非傳染性疾病為目標的第二次衛生革命受阻，也因此啟發了人們對現在的生物醫學模式，即生物(治療)醫學的反思。
慢性非傳染性疾病的有效控制，要求對醫學模式進行根本變革，即從生物醫學模式轉向以人為核心的生理—心理—社會—環境四者相結合的新醫學模式。人類對醫學核心價值的深刻反思，將導致醫學目的的調整和醫學模式的轉變，這樣的調整與轉變，必然引發健康保障服務模式的創新與革命。
創新健康保障服務模式
按照新的醫學模式所創建的新型健康保障服務模式應當以把握健康為要義，在服務理念、服務準則、服務功能、服務流程、服務內容等方面體現下列基本要求:它應具有先進的服務理念。應當符合醫學目的調整的方向，從注重局部病變轉向注重人的整體功能狀態，從關注疾病治療轉向關注健康維護，彰顯以人為本的價值取向。要具有創新的服務準則，應當在先進的理念指導下，充分利用現有的醫學科學技術，并體現各醫學的優勢。應當針對不同人的不同健康狀態，進行動態、系統、全程、遞進的保障服務。
創新的健康保障服務模式要具有綜合的服務功能。應當包括健康狀態與風險評估功能、
健康狀態管理與服務功能、健康文化傳播與教育功能、健康狀態管理與經濟補償的承諾功能等方面應當按照服務準則，以控制健康風險、改善和提升健康狀態為重點，將實現服務功能的各個要素有機組成前后貫通、系統全程的服務流程。要具有完整的服務內容。應當全面實現服務功能，具有整體性。應當體現對不同健康狀態和不同健康風險的針對性，具有個體性。應當滿足不同人群的不同需求和不同選擇，具有多元性。
以“治未病”為核心理念的中醫特色健康保障服務模式
“治未病”在《黃帝內經》中就提出來了，經過歷代醫家的不斷充實和完善，逐步形成了具有深刻內涵的理論體系，其核心就是一個“防”字，并特別強調要達到“防”的目的，關鍵是要保養身體、培育正氣、提高機體的抗邪能力。包括“治未病”在內的中國傳統醫學的思想理念，更加強調身心統一的生命整體觀，和人與社會、人與自然和諧統一的天人合一論，中醫傳統醫學的指導思想為建設新醫學模式提供了理論基礎，“治未病”和21世紀醫學目的調整的方向是完全一致的。
中醫特色健康保障服務模式(KY3H模式)以“治未病”為核心理念，以個體人健康狀態為中心，融健康文化、健康管理、健康保險為一體，通過結構化設計、規范化模塊的系列服務，全面防范疾病發生、發展、變化，并在經濟上實現可持續的健康保障——服務模式。體現了保障人的健康必須圍繞人的健康狀態而非僅僅針對“疾病”提供保障服務，并通過提供健康文化、健康管理和健康保險“三位一體”的服務來預防或減少健康風險，同時提供經濟上可持續的保障，其目標是未病先防，既病早治，已病防變。
有關專家學者運用系統科學的原理和系統工程的方法，與國內外已有的醫療服務模式、健康管理經驗以及健康保險等，進行了多學科綜合分析和系統的比較研究后認為，中醫特色健康保障服務模式具有顯著的先進性?！爸挝床 弊鳛橹嗅t學的一個經典理念，在現代科技迅猛發展、日新月異的今天，能得到大力推廣和應用，充分顯示了中醫的巨大魅力，體現了中醫理念的科學性、先進性和前瞻性。
陳凱先
全國政協委員、中國科學院院士。藥物化學家。原中國科學院上海藥物研究所研究員、所長?，F任上海中醫藥大學校長、中國科學院上海生命科學研究院黨委書記、研究員、博士生導師。
有的放矢，促進我國“個體基因組學”發展
人民政協網 rmzxb.com.cn 日期:2009-03-04
楊煥明
基因測序技術的突破，極大地推動
了基因組學以至于整個生命科學的發
展。DNA測序和基因組分型技術，正在
打開個體基因組學時代的大門。個體基
因組學首先是測定多個人類個體的全基
因組序列。預計在3年之內，隨著測序
成本的進一步降低，全世界將完成1萬
人以上的全基因組序列，而10年里將有
上百萬人的全基因組序列被測定。人類
多個體基因組的測序，“將大大增強我們研究基因和疾病及人類其它性狀之間的關系的能力”，這是“人類基因組計劃”的必然繼續、拓展和深入，是了解人類基因組的變異、認識基因組和疾病的關系的必經之路，也是“個體化診療”和把健康工作重心前移、實現“上醫治未病”的美好前景的必經之路，將給生命科學和醫學帶來深遠的重大影響。
個體基因組測序時不我待
“國際單體型圖計劃”的重要成果之一，是發現人類不同群體之間的基因組序列差異比原先估計的要大得多。我國的常見疾病的基因鑒定和風險預測亟待中華民族不同群體自己的基因組數據，這是開展我國的“個體基因組”和“遺傳檢測”，以及常見疾病“泛基因組關聯研究”的基礎和前提。作為“國際千人基因組計劃”的一部分，我國的深圳華大也將很快完成45個隨機挑選的無明顯疾病的成年個體的全基因組序列。深圳華大已于2008年11月6日的《自然》雜志上發表了完全以新一代測序技術完成的第一個亞洲人全基因組序列。下一步的工作是測定更多的具有群體代表性的正常個體以及重要疾病患者的基因組序列。希望有關基因組信息的研究工作能夠列入“十一五”后期和“十二五”健康基因組學研究的重點。否則，我國的“個體基因組”和“遺傳檢測”，以及常見疾病“泛基因組關聯研究”都將成為無源之水，無本之木。
加強“遺傳檢測”的
行政管理刻不容緩
我們應該清醒地看到，正像生命科學的所有重要進展帶來的沖擊一樣，“個體基因組測序”將帶來嚴肅的社會、倫理和法律問題:一方面，隨著世界范圍內基因科學的產業化發展，個體基因組信息已經為人類帶來了一定的促進作用，我國一些個人和公司也已經開始把“基因預測”推向市場。但有一些臨時拼湊的小公司也看到了基因科學的潛在價值，開始以科學做幌子拿著非科學和低質量的檢測服務招攬客戶。針對這些情況，需要我們國家在各種管理制度、準入制度等方面給出一些切實可行的政策，使這個行業能夠健康發展；另一方面，廣大民眾會因自己的“最大隱私”——基因組信息不能得到有效的保護，特別是對不具備科研和技術資質的小公司提供的廉價服務的必然反彈，有可能使我國“個體基因組”服務和“遺傳預測”產業的發展受到比較大的阻礙，從而更加滯后于國外的發展。
首先，應該在法律上保護“遺傳檢測”可能帶來的個人遺傳信息泄露而導致的遺傳歧視。我國現有的保護個人隱私的法律條文應涵蓋保護個人的遺傳信息。經過各界的十幾年努力，美國國會于2008年3月6日批準了《遺傳信息反歧視法案》。2008年5月21日，美國前總
統布什簽署了這一法案。至此，至少在美國，個人的遺傳信息已經得到了法律的保護，保險公司和雇主將不允許依照遺傳信息對任何個人有任何方面的歧視性。應該說，這一法案作為繼反對性別歧視、反對種族歧視之后的“反對第三種歧視”即“反對遺傳歧視”，具有全人類的、歷史性的重要意義。
其二，對“遺傳檢測”進行嚴格的行政管理。對提供“遺傳檢測”服務的公司進行嚴格的認證和許可制度，對參與“遺傳檢測”的所有工作人員實現考核和資格鑒定。健康基因組和“遺傳檢測”將成為重要的產業。美國加州去年對“遺傳檢測”先關后開的考慮之一，便是每年達40多億美元的巨大產業規模。同時，“遺傳檢測”應考慮有經專門訓練的臨床醫生參與對遺傳信息的解讀和解釋，并考慮由臨床醫生來掌握具體對象進行“遺傳檢測”的必要性。
其三，嚴格執行公布個體基因組序列的匿名程序。對公布個體基因組序列的生命倫理和具體實施問題尚在討論之中。支持者認為，了解基因組變異和疾病的關系，需要個人的基因組序列和其健康狀況的直接連接，公布自己的序列是對科學的直接貢獻而應該得到社會的鼓勵。從研究的角度來說，為了真正地了解人類基因組信息和疾病的關系，需要至少一萬人的基因組數據，而這些數據只有通過對每個人公開，才能有朝一日被徹底解讀。
而反對者認為，基因組信息是一個人的最重要的個人隱私，如果公布，不僅在法律和倫理上是對他和他的家人的隱私的極度侵犯，而且在實踐中將對他們帶來各方面的、已知和難以預料的傷害，在執行中也有很大的難度。
毫無疑問，“個體基因組”和“遺傳檢測”在我國不是做不做的問題，而是怎么做、怎么做好的問題。
楊煥明
中國科學院院士、基因組學家。中國科學院北京基因組研究所研究員。原中國科學院北京基因組研究所所長。
中科院遺傳所人類基因組中心執行主任汪?。?/p>
不掌握基因技術將失去一大產業機會
人民政協網 rmzxb.com.cn 日期:2009-03-04
王菡娟
中科院遺傳所人類基因組中心執行主任汪健日前呼吁:
盡快盡量多地掌握基因技術，否則中國將在未來失去對這
一大產業的控制權，哪怕是有一點點，也比被美國人的專
利包圍著強。
奧巴馬為什么提綠色革命？
“為什么美國在全力推動基因技術，而奧巴馬上臺第二
天就把克隆技術解禁了，這就意味著它有巨大的產業價
值?！蓖艚≌f，基因技術和互聯網技術，各種專利疊加在一
塊，一個新的綠色革命的基礎就已經在美國形成。
為什么中國現在對基因技術投入這么大的精力？汪健
說，因為一個新的技術革命已經開始。人類基因組項目和
人類的健康、醫藥產業都密切相關。
當20年前美國提出人類基因組計劃的時候，計劃投入30億美元；十年前，汪健等人代表中國參與的時候，卻是自己湊了400萬人民幣參加了人類基因組計劃。六個國家中，中國是唯一的發展中國家。當時的美國總統克林頓在離任前宣布的科研政績，人類基因組計劃排在第一項科研成果。
由于認識上的不一致，在美國總統小布什執政期間的8年中，基因技術并沒有獲得實質性的進步?；虻姆治黾夹g8年前也走入瓶頸。但是技術上也有突破，汪健把它叫做摩爾定律的變異種，基因的分析技術以每年兩到三倍的速度增長，對計算的要求以幾乎是每年十倍的速度增長，超越了摩爾定律的增長速度。
中國為什么要抓緊？
汪健說:在過去九年中，基因組計劃有8次出現在中國的十大科技進展中，而連續出現在每年的十大科技進展中的項目有四個，包括超級計算機、航天科技、考古進展等?；蚪M技術主要的驅動力是成本突破，而中國參與基因組計劃使得在中國開展基因產業發展的成本大大降低。
萬鋼曾經表示，基因產業將給中國在不遠的將來每年帶來上萬億美元的產值。這意味著在技術突破的同時，在大量的科學發現的同時，一個新的產業將必然誕生。
今年是紀念達爾文誕生兩百周年，在人類進化的過程中，基因的形成是人類全力探索的新領域。在有爭議的轉基因領域，汪健認為，目前的研究表明，轉基因在生物能源、農業種植上起的作用，不會帶來太大的問題。而我國需要解決的問題，是如何在原始創新上取得突破和更好的保護知識產權，否則這個產業無法順利發展。
汪健呼吁，基因技術作為一個戰略資源，中國現在不去攻克它，等到這個產業興起，中國想再進入的時候就會被國外的專利所包圍?，F在基本上所有市場上有的轉基因和基因育種技術，全部都被美國人申請了專利。
汪健建議，當務之急是在國內形成一個共識，畫出基因產業發展線路圖，按照時間表走出一個新的產業發展路線。他說，“中國在很多科學領域曾經走了很大的彎路，直至現在，在基因技術上，國內科學界的主流認識和快速推進的美國人的意識相比，還很滯后。中國企業界對綠色革命的核心點的認識也不清晰?！?/p>
“建設創新型國家，發展基因技術是一個絕好的機會，我們從參加基因計劃，去年我們
單位獨立完成了基因重組計劃，遠遠走在了亞洲其他國家的前面。”汪健表示，在未來的產業發展中，以基因科學為主導的發展，將在人類的下一輪產業革命中起到最主要的作用。 (王菡娟)
我國基因工程制藥實施產業化始于上世紀80年代末期。隨著我國第一個具有自主知識產權的基因重組藥物a－lb型干擾素，1989年在深圳科技園實施產業化，國內基因藥物產業化大發展的序幕也由此拉開。
截至2003年，我國批準上市的基因工程藥物和疫苗主要有重組人a－lb干擾素、重組人表皮因子（外用）、重組人紅細胞生成素、重組鏈激素、重組人胰島素、重組人生長激素、重組乙肝疫苗等。目前，全球最暢銷的十幾種基因藥物在我國都能生產。
基因藥物成為人類對付疾病的新銳，一般來說基因藥物，都應有自己特有的作用靶點，或是人體組織、或是細胞膜、或是細胞漿中的某蛋白質和酶。通過這些作用點，藥物能發揮最佳療效。而現有的藥物除了作用于治療的目標點之外，還常常作用于其他部位，因此常常會帶來很多的副作用。
基因工程制藥將具有藥物作用效果明確、作用機理清楚或作用專一、毒副作用小等優點。這些藥物會使醫生能像發射激光制導“導彈”那樣使用藥物，而不是盲目對疾病“開火”。
而且，基因工程制藥不僅解決傳統藥物“頭痛醫頭腳痛醫腳”的治標問題，還將從基因的個性化角度配制藥物，使疾病得到徹底根治，并同時帶來制藥產業的革命。
從提高人類生存質量角度看，基因工程制藥目前主要瞄準一些重大的常見疾病，如艾滋病、癌癥、糖尿病、抑郁癥、心臟病、老年性癡呆癥、中風、骨質疏松癥等嚴重危害人類健康并流行范圍較廣的病癥。
尋找新的藥物作用靶點是今后新藥研制開發的關鍵。而人類基因組學研究將為尋找新的藥物作用點開辟廣闊的前景，它最終揭示的人類基因中至少有幾千個基因可作為藥物的作用點。
基因工程制藥產業發展迅速，得益于我國舉世矚目的基因技術研究實力。我國是唯一參與人類基因組研究的發展中國家，在參與人類基因組計劃的美、英、日、中、法、德6個國家中，我國基因組測序能力已經超過法國和德國，名列第四。在6國16個基因組測序中心里，我國位居前十強。2000年完成了1％的人類基因組測序任務，2002年又獨立完成了水稻基因組研究。如今又領銜國際人類肝臟蛋白質組研究，這些都是舉世矚目的成就。尤其近年來，在醫學和生命科學的幾大最前沿的領域，如組織器官工程、生物芯片、干細胞技術、克隆技術等方面也均處于世界先進水平。加上基因重組技術、DNA技術、基因化學技術的進步和發展等，這些都將為我國基因工程藥物產業的發展奠定堅實的科學技術基礎，將給基因工程藥物產業帶來深刻的變化和前所未有的發展機遇。
盡管國內基因工程制藥企業現狀不容樂觀，我國生物技術產業與歐美發達國家相比雖有一定距離，但并非不可逾越，這個市場依然被業內人士十分看好。比如我國干擾素的實際消費量不足1億，但市場潛力相當大，專家們估計能達到4億―5億支。尤其經過近10年的努力，我國已造就了若干個具有國際競爭力，甚至能躋身世界基因工程藥物產業前列的中國本土上的龍頭企業。所以盡管基因工程制藥發展道路艱辛，但前景依然十分誘人。
1基因工程與基因板塊前景分析
1.基因工程技術的發展與前瞻性，2000年6月26日，“人類基因組計劃”成功繪制了人類生命的“天書”，人類的遺傳密碼基本被破譯，標志著生物技術，特別是生命科學技術發展進入到一個新的階段。人類基因組計劃（HGP）與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月計劃一起被稱為二十世紀三大科學工程，它同時將貫穿于整個21世紀，被認為是21世紀最偉大的科學工程。早在20世紀上半葉，遺傳學家就提出了“基因”概念，即基因是決定生物性狀的遺傳物質基礎。特別是1953年沃森和克里克DNA雙螺旋結構模型創立后，進一步從本質上證實基因是決定人類生、老、病、死和一切生命現象的物質基礎。至70年代，DNA重組技術（也稱基因工程或遺傳工程技術）終獲成功并付之應用，分離、克隆基因變為現實，不少遺傳病的致病基因及其他一些疾病的相關基因和病毒致病基因陸陸續續被確定。所有這一切使人們似乎看到了攻克頑癥的曙光，研究基因的熱情空前高漲。
諾貝爾獎獲得者杜伯克進一步提出了基因組研究模式，美國國會于1990年10月1日批準正式啟動HGP，為期15年，政府投資30億美元。人類基因組計劃的目的是要破譯出基因密碼并將其序列化制成研究藍本，從而對診斷病癥和研究治療提供巨大幫助。不久的將來我們不僅可以看到癌癥、艾滋病等絕癥被攻克；人類可以通過基因克隆復制器官和無性繁殖；基因診斷和改動技術可以使人類后代不再受遺傳病的困擾；而且人類將進入藥物個性化時代，人類的生命也將延長。正是由于這些新技術和新領域的不斷出現和日新月異，人類在新世紀的生存和生活方式將發生重大變化。
其一、基因制藥。在過去發現新藥物作用靶點和受體是非常昂貴和漫長的，科學家只是依賴試錯法來實現其藥物研究和開發的目標。人類基因組研究計劃完成后，科學家可以直接根據基因組研究成果確定靶位和受體設計藥物。這將大大縮短藥物研制時間和大大降低藥物研制費用。
其二、基因診斷。人類基因組研究計劃最直接和最容易產生效益的地方就是基因診斷。通過基因診斷可以解決遺傳性疾病的黑洞，基因診斷能夠在遺傳病患者還未發現出任何癥狀之前，甚至還未出生的嬰兒就能確診。
其三、基因治療?；蛑委煴环Q為人類醫療史上的第四次革命，遺傳學表明人類有6500種遺傳性疾病是由單個基因缺陷引起的，而通過基因治療置入相關基因將使人類的許多不治之癥得以克服。
其四、基因克隆。是指把一個生物體中的遺傳信息（DNA）轉入另一個生物體內。利用基因克隆技術不僅可以培育出自然界不可能產生的新物種，而且可以培養帶有人體基因的動植物作為“生物反應器”生產基因工程產品，還可制造用于人體臟器移植的器官，從而解決異體器官的排斥和供移植的人體器官來源不足的問題?，F在動植物克隆已成為現代科技進步中最具有沖擊力和爭議性的事件，克隆羊和克隆豬的出現引發人類克隆自身的擔憂，而植物克隆和大量轉基因食物大規模出現引發了人們對于生物物種混亂和污染的擔憂。但不可否認的是，植物克隆可以為人類食品來源開啟廣闊的空間，而動物克隆可以利用動物生產大量人類需要的基因藥物和器官。
其五、基因芯片。由此可見，在21世紀誰能掌握人類自身，誰擁有基因專利越多，誰就在某種基因的商業運用和新藥開發中居于領導地位，基因技術具有巨大商業價值和社會意義。
2中國基因工程產業的發展態勢
1999年7月，我國在國際人類基因組注冊，承擔了其中1％的測序任務。我國人類基因組研究除完成3號染色體3000萬個堿基對即1％的測序任務外，主要著重于疾病相關基因以及重要生物功能基因的結構和功能研究。我國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，這為大規模進行基因功能研究提供了可靠的保證。
基因技術革命是繼工業革命、信息革命之后對人類社會產生深遠影響的一場革命。它在基因制藥、基因診斷、基因治療等技術方面所取得的革命性成果，將極大地改變人類生命和生活的面貌。同時，基因技術所帶來的商業價值無可估量，從事此類技術研究和開發企業的發展前景無疑十分廣闊?；蚬こ坍a業除了眾所周知的高投入、高回報、高技術、高風險外，還具有其它一些十分重要和鮮明的特點?；蚬こ坍a品的技術含量非常高，因此，基因工程產品的前期研究和開發投入非常高，國外新藥的研究開發費用基本上占銷售額的15％左右。而基因工程產品的直接生產成本卻非常低，而且對生產的設備要求也不是很高，基因產品的這一特點意味著基因工程領域的進入壁壘并不存在于生產領域，而存在于該產業的上游，即研究開發這一環節，因此只有具備相當資金與技術實力的企業才能問津?；蚬こ坍a業不僅在投入上具有非常明顯的階段性，而且基因工程產品的創新期非常長，因為不僅產品的研究開發需要花費大量的時間和精力，而且對產品的審批也相當嚴格，所以一種基因工程產品完成創新階段，從實驗室到消費者手中要經過好幾年時間。
由于基因工程產業的發展前景十分看好，因此一大批國內企業包括許多上市公司近年來紛紛涉足這一行業。自九十年代中期以來，我國已有300多家生物工程研究單位，200多家現代生物醫藥企業，50多家生物工程技術開發公司，上市公司中有30多家企業涉及生物制藥。目前，基因工程藥物、生物疫苗、生物診斷試劑三大類的基因產品均有國內企業參與生產。在這些產品的市場上，國內企業依靠低廉的價格和廣闊的營銷網絡，已在與國外廠商的市場競爭中取得了優勢地位。從行業分布上來看，國內上述幾類基因工程產品的市場格局大致呈現如下的狀況：
細胞因子類產品目前市場已處于飽和狀態。受超額利潤的誘惑，前兩年已有太多的廠家介入該市場，僅EPO一項，光上市公司在生產的就有復星實業（600196）、哈醫藥（600664）、張江高科（600895）、等好幾家，再加上國內非上市公司，目前共有十幾家公司在生產EPO，年生產能力過剩超過了500萬支。而血小板生長因子（TPO），由于國外的知識產權保護而未能為國內廠商所仿制，從而導致該產品被進口品所壟斷。因此，如果不能形成新細胞因子的自主開發能力，對企業來說，該市場的拓展空間將非常有限。
重組類藥物目前還處于實驗室開發階段。目前市場上的水蛭素、降鈣素等產品是通過提取或化學合成，而不是利用基因工程技術的方法獲得的。有許多院校和研究機構已在這方面取得了一定的進展，拿到了目的基因并在實驗室構建了表達載體，但在表達量及分離純化方面還有待突破。可見部分重組類藥物的產業化生產已不再遙遠，國內在這方面與國外的差距還不算大，是一個大有可為的新領域。
生物疫苗市場目前呈現出不平衡的局面。一些疫苗如破傷風疫苗、脊髓灰質炎疫苗，市場上已相當普及，另外一些疫苗如肝炎疫苗，目前的普及還不廣，還有很大的市場空間可以擴展，許多疾病，甚至是常見病，如流感等還沒有找到相應的疫苗。從目前的市場情況來看，國內企業處于相對劣勢，國產疫苗與進口的同類產品相比，雖然價格只有對方的2/3，但質量不穩定，而且操作起來非常不方便，因此在這個市場上，舶來品占據了相當的市場份額。
華大基因是何方神圣，能夠贏得比爾?蓋茨如此青睞？
1%成就了一家公司
國際人類基因組計劃是一項規模宏大的跨國跨學科的研究計劃，目標在于測定人單倍體包含的30億個堿基對的核苷酸序列。中國承擔了3號染色體短臂3000萬個堿基對序列，約占人類基因組的1%。華大基因牽頭并合作完成了主要測序任務，也因之得以促成華大基因在1999年的成立。
在這個國際人類基因組計劃中，中國雖然只承擔了整個計劃的百分之一，但是卻可以在第一時間掌握世界最先進的基因組學技術，在這個角度來講，意義非凡。
在此基礎上，華大基因先后參與或獨立完成了多項重大科研項目。華大科技是華大基因旗下的子公司，借全球領先的大規模測序計算平臺和先進的生物信息分析技術，依托人類健康、藥物研發、動植物研究、分子育種、微生物研究等多個領域合作伙伴，華大科技為一系列大型基因組科研計劃和國際合作項目提供了科研服務。例如：國際千人基因組計劃，糖尿病關聯基因及變異研究，國際癌癥基因組計劃，小麥、玉米、桑蠶等動植物基因組計劃，人體腸道微生物基因組研究計劃，人類基因組和家蠶基因組甲基化研究等。
生命科學大數據時代到來
基因組數據目前已成為生命科學領域大數據的代表，主要源于近十幾年基因組測序技術在資金成本和時間成本的大幅降低。
2003年國際人類基因組計劃完成時，這項計劃已經耗時13年、花費約30億美元。10年后的今天，測序一個人的基因組，可以短至1天，成本低至數千美元。也就是說測序成本平均6個月降低一半，測序時間平均10個月縮短一半。這個速度有多驚人，比較一下近年來對人們生活影響巨大的個人電腦和互聯網行業的摩爾定律就知道了。
摩爾定律是指處理器每18個月性能提高一倍（或成本降低一半），互聯網行業覺得摩爾定律太慢了，認為自己的周期是12個月?；蚪M測序呢？它的發展速度是摩爾定律的三倍！
2008年至2011年間，華大基因測序數據量從2368G飛速增長至481665.4G，年均復合增長率達到488%。
組建國家基因庫
“大數據將變成金礦”，有人認為大數據將成為一種自然資源，因為從大數據中可以挖掘出很多有價值的信息?！白畲蟮拇髷祿⒊蔀槌缮罡叩慕鸬V”，數據越全面，得到的信息越可信，價值就越高，因此大數據的積累是一個增值的過程。
基因組測序為何會迎來大數據時代，根本原因在于生物多樣性。但很多珍稀物種在一天天減少，人類在進化中基因組序列也在不斷發生改變。保存這些不可再生的資源對生命大數據至關重要，組建國家基因庫，收集生物大數據資源勢在必行。
2011年10月由國家發改委、財政部、工信部以及原衛生部四部委批復，并由深圳華大基因研究院組建并運營深圳國家基因庫。國家基因庫包括資源樣本庫和生物信息庫，樣本庫保有我國特有的遺傳資源，是測序大數據的源頭；而信息庫可以妥善儲存和管理這種爆炸式增長的基因組測序數據等生物信息資源。
目前已研究制定生物實驗樣本處理和基因數據分析的相關標準和技術規范，初步建立可溯源的生物樣本資源庫，優化完善基因庫生物信息數據處理與儲存管理系統?；驇煲淹瓿杀４?33萬份可溯源生物實驗樣本，實現數據總量達20PB的訪問支持，規模居全國第一位，全球第三位。
服務四步走
“科研服務、科技服務、醫學服務、人人服務”是華大基因的四步走戰略，其中的每一步都是大數據應用的體現。
華大基因從科研起家，這些大數據的價值最先體現在科研上。華大基因發表在世界頂尖科研雜志“CNNS”（Cell、Nature、New England Journal of Medicine和Science）上的文章共87篇，其中第一作者或者通訊作者62篇，僅2012年就達到34篇。今年三月的Nature出版指數中名列中國科研機構第六名，而華大基因研究院執行院長王俊被Nature雜志評為2012年世界科學界十大人物，是唯一入選的中國人。
隨著科研水平的提高，大家的認同感越來越高，就能更快地推動科研的市場化和產業化，也就是科技服務。目前華大基因與科研院所、醫療機構和生物技術公司開展廣泛的交流與合作，加速技術開發和研究成果轉化，推動分子育種、醫療健康、環境能源等領域的科學研究。華大與全球最大的自閉癥科學與宣傳機構――Autism Speaks合作創建全球最大的自閉癥患者基因組數據庫，并進行“萬人自閉癥基因組研究計劃”。將對擁有一名或兩名自閉癥兒童的兩千多個家庭進行全基因組測序，最終將獲得10000名參與者的基因組數據，這些數據將有助于我們對自閉癥的致病機理有進一步的了解，并推動自閉癥診斷方法和治療方法的開發，造福自閉癥患者及家庭。
當大數據進一步積累，就可以廣泛應用到醫學領域，包括疾病的基因診斷和預測等。目前華大基因走在第二步和第三步之間，科技服務正蓬勃開展，醫學服務雖剛剛起步，但發展迅速。如無創產前基因檢測可以大大降低新生兒出生缺陷風險，如果可以在國內全面推廣，有望使我國成為全世界新生兒出生缺陷率最小的地區。從2010年底開始，截至2013年4月27日，華大健康共完成無創產前基因檢測118371例，檢出21-三體917例，18-三體314例，13-三體80例。
宮頸癌位于女性發病率第二高，也是目前唯一病因明確、可以早發現早預防的癌癥。中國每年新發宮頸癌病例13.2萬，近3萬婦女死于宮頸癌，研究統計表明99.7%的宮頸癌患者都能發現高危型HPV感染。為了幫助女性遠離宮頸癌的威脅，華大基因歷經5年深入研究，于今年3月7日，正式啟動“全國百萬婦女創新型宮頸癌篩查項目”：將基因組學領域的最新研究成果與技術突破應用于科技惠民的實踐，讓廣大女性受惠于創新型HPV基因分型檢測服務，做到早篩查早發現早治療。目前，已在全國范圍進行了廣泛的合作，覆蓋廣東、湖南、湖北和江蘇等地區，預計惠及人群百萬以上。
每個人都可以在常規診療或日常生活中應用到個人的基因信息，進行個性化醫療、個性化飲食等。人人服務，讓每個人都受益于生命科學大數據的最新成果，這是華大科技的愿景，也是每個人的愿望。
“炎黃一號”由深圳華大基因研究院、生物信息系統國家工程研究中心、中國科學院北京基因研究所合作完成，深圳華大基因研究所承擔了其中的主要研究任務。
“這不僅是全球第一個中國人的基因組圖譜，也是世界上超過20億人口的黃種人的第一份基因組圖譜?！鄙钲谌A大基因研究院副院長王俊博士在新聞會上強調。在此之前，已有兩個白種人的基因圖譜問世。
這一進展，對于主要分布在亞洲地區的黃種人整個群體來說，影響深遠。
“同樣的基因，對于不同的環境和人群，都有可能產生不同的作用；因此，對西方人的研究并不一定就適合中國人，這正是繪制出中國人自己的基因組圖譜的意義所在?！边@一項目的總負責人、中國科學院基因組信息學中心暨北京華大基因研究中心主任楊煥明教授解釋說。
四個“字母”的革命
早在上世紀50年代，科學家就發現，人體細胞中雙螺旋形狀的DNA（脫氧核糖核酸），包括了幾乎所有的遺傳信息。這些遺傳信息，具體體現在DNA大分子的一個個特殊的片段上，我們將這些攜帶遺傳信息的片段稱為基因（gene）；所有這些基因，就構成了人體的基因組（genome）。
從化學構成來看，每個基因，就是一段核苷酸序列；因為堿基的不同，這些核苷酸又可以分為腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四種。通常一個基因上，有幾千個甚至上萬個核苷酸。這樣，一個人的基因組，即一個人的所有遺傳信息，就是由大約30億個這樣的“字母”構成的序列。
1985年，諾貝爾獎獲得者雷納托?杜爾貝科在美國《科學》雜志上第一次提出了“人類基因組計劃”，呼吁進行人類全基因組測序，即給這30億個“字母”排排隊，希望能夠由此揭開生命的奧秘。
1990年10月，美國政府決定出資30億美元，正式啟動“人類基因組計劃”。原本預期在2005年完成的人體全部基因序列工作，在2003年就提前完成。
其中，1999年7月在國際人類基因組組織注冊后，北京華大基因研究中心也承接了該項目中的人類3號染色體短臂上一個約3000萬個核苷酸序列的測序任務，約占人類整個基因組的1％。
當時基因測序所使用的技術，是英國桑格研究所創立人弗雷德里克?桑格發明的雙脫氧終止法。即根據核苷酸在某一固定的點開始生長，在某一個特定的堿基處終止，不同的核苷酸長成不同的長度，在凝膠上電泳進行檢測，從而獲得DNA序列。1980年，他因此獲得諾貝爾化學獎。
這一技術雖然幫助人類開始了“基因革命”，但無論是在速度、成本還是準確度上，都存在相當的缺陷。正因如此，從上世紀90年代末開始，科學家開始不斷開發新一代的自動測序技術，以提高測序效率。
在過去短短數年中，基因測序領域的技術革新無疑是驚人的。
2007年5月，“454生命科學公司”與貝勒醫學院合作，完成了對DNA雙螺旋結構發明人之一詹姆斯?沃森的基因組測序。只用了兩個月的時間，花費不到100萬美元；速度比原來提高了上百倍，成本下降了上百倍。
就以此次深圳華大基因研究院所使用的5臺美國solexa公司出品的自動測序儀為例，從開始準備到完成第1個黃種人的基因組測序，也只用了3個月的時間；不僅如此，測序的準確度，也提高了5到10倍。
“包括藥品、機器折舊和人工在內的成本，大約為四五百萬元人民幣。”深圳華大基因研究院副院長李松崗教授說道。
華盛頓大學基因組學系教授、美國科學院院士梅納德?奧爾森指出，隨著儀器的進步，已經正式開啟了對個人進行基因組測序的空間：雖然現在成本對于普通人而言依然很高，但對于許多研究機構來說，已經可以接受了。
從1到100
在奧爾森教授看來，單獨一個人的數據，科學上的研究意義相當有限。但他指出，中國人完成黃種人的基因圖譜繪制，表明“中國已經成為基因組學這一國際科學界最活躍的領域中的一個主要參與者”。
根據目前的人種學研究，人類分為四種，包括白種人、黑種人、黃種人和澳大利亞土著人。從生物學上看，白種人和黃種人比較接近，同黑種人差異較大。到目前為止，科學家發現，具備編碼功能的基因，僅占人類基因組的不到10％；任何兩個人之間基因上的差異，都不到0.01%。但也正是這0.01%看上去有些微不足道的差異，卻帶來了不同人種間身高、體型、膚色等各方面的差異。
因此，盡管黃種人在生物學上與白種人比較接近，在國際上已經有了白人基因圖譜之后，通過繪制黃種人的基因組圖譜，來尋找哪怕是最細微之處的差別，仍十分重要。
然而，選擇什么樣的個體作為黃種人的代表，來進行基因組測序，這是個問題。
在李松崗看來，第一個人的選擇其實并不難。雖然他不愿意透露其具體身份，但有幾個先決條件是肯定的，即這個人起碼在血統上是中國人，幾代內都沒有混血，而且沒有明顯的疾病，大致是個正常人。
困難的是如何選擇隨后的99個人，以獲得一個合理的小樣本，來反映不同人種間的差異性。
通常認為，只有獲得上百人的基因組數據之后，才可能歸納總結得到不同人種間帶有共性的差異。因為這100人的選擇，必須要考慮到整個黃種人族群的特點，包括各個民族之間的差異等；而且，從現有的人類學知識來看，有時不同民族之間的生物學差異，甚至還不如地域上的差異大。
中南大學生物技術學院一位不愿透露姓名的負責人表示，以中國人的生物學特征為例，明顯地以長江為界分為南北兩派；這種遺傳上的差異，應該是漫長的歷史中天然阻隔產生的聚集效應反映在進化上的結果。
因此，在各種復雜的因素中間，如何根據一定的比例分配樣本量，選擇最能代表黃種人的99個人，還需要進一步的精心設計。
另外一個問題是，根據目前的普遍認識，疾病的發生，往往不僅取決于遺傳，也取決于環境；根據膚色或者說人種，來對基因組進行全面研究，到底能在多大程度上幫助人類對抗疾??？
在奧爾森看來，利用膚色來區分遺傳特異性，將極大地增進人類對疾病的了解，從而提高應對疾病的能力。
不同人種之間在疾病上的差別，不僅表現在疾病的易感性上――比如中國人鼻咽癌患病率就相對較高，其中以廣東等地為最，即使移民到美國也一樣――同時，也表現在對藥物的反應上。例如，從總體上看，黃種人兩種主要的藥物代謝酶CYP2D6和CYP2C19的活性就低于白種人，因此使用某些心血管藥物的時候，所用的劑量就應該略微低一些。
因此，一旦了解各個人種在遺傳上的特異性，雖然還無法回避環境的影響，仍可以幫助人類更有針對性地采取預防疾病，甚至治療疾病。
解碼第一步
根據華大基因研究院的設想，也許就在10年之內，僅僅花費1000美元左右，每個人就可以得到自己的基因圖譜；從而發現自己容易得什么病，應該采取什么針對性的治療手段，以延長自己的壽命，并且提高生命質量。
但奧爾森教授提醒說，從技術上說，10年內測序技術提高到普通人都可以接受的程度，是有可能的；不過，即使得到了基因序列，也僅僅是“萬里”的第一步。要真正讀懂這本“天書”，要走的路還很長很長。
要讀懂基因圖譜，不僅需要先進的儀器，更需要在經驗、技能和分析能力上都兼備的研究人員。這樣的人在全世界范圍內也屈指可數。
在基因序列內的堿基序列的改變，往往會使得以其為藍本進行“翻譯”的蛋白質序列發生改變，從而影響了蛋白質的功能。
這種改變，被認為是導致生物性狀改變的直接原因。所以，找到這些改變的地點并全部進行標記，將是比排列全基因組更繁重的工作。
或許，短期之內，對于普通人而言，針對某種特定疾病進行檢測的“單核苷酸多態性（SNP）”檢測，也許更加現實可行一些。
在幾千、上萬個核苷酸構成的基因上，只要出現一個核苷酸的變化，其表現形式就大不一樣。科學上，將這種變化稱為“單核苷酸多態性”。它是人類可遺傳的變異中最常見的一種，占所有已知多態性的90%以上。平均每500至1000個堿基對中就有一個SNP，估計其總數可達300萬個。
深圳微芯生物科技有限公司總裁魯先平指出，通過SNP分析，不僅可以進行疾病易感基因定位，也可揭示人群中不同個體對不同藥物的敏感性差異，甚至可以用于罪犯身份的鑒別、親子鑒定以及器官移植中供體和受體間的配對選擇等方面。
因此，從這種意義上講，完成黃種人的全基因組測序，其意義不僅在于可以幫助人們預測是否會得心臟病、糖尿病等，更重要的是，它為我們打開了一本寫著人體“遺傳密碼”的大書，哪怕現在還僅僅是扉頁。
“神秘島”的恐慌
不過，“炎黃一號”的問世也引起了部分人的恐慌?！拔铱偸遣挥勺灾鞯叵肫稹渡衩貚u》?！睆母呓粫ネA大基因研究院的路上，一位媒體同行表現出一絲憂慮。
《神秘島》又名《逃出克隆島》，描述了一個貌似烏托邦、卻被21世紀中葉先進的科學技術設備武裝起來的社區。社區里的所有居民都是“神秘島”居民們的克隆人，他們的存在只是為了給他們的“原型”提供各種更換用的身體零件，而這個社區其實只是個軟禁他們的牢籠……
如果有一天，生命密碼完全解開，“基因”變得像流水線上的產品可以隨意生產，電影中的可怕一幕會成真嗎？
摘 要 單核苷酸多態性(SNP)是指在基因組水平上由單個核苷酸的變異所引起的一種DNA序列多態性。SNP現象在人類基因組中廣泛存在，并具有很高的信息含量。目前已發現數萬個SNP標記，且有多個生物醫學網站開辟了專頁對其加以介紹。隨著對SNP檢測和分析技術的進一步發展，尤其是與DNA芯片等技術的結合，它已成為第三代遺傳標記，初步滿足對疾病相關基因定位研究的需要，尤其是對多基因遺傳病高精度基因定位的要求，并將最終取代目前最常用的微衛星標記技術進入基因應用研究的領域。
SNP 單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism，SNP)，主要是指在基因組水平上由單個核苷酸的變異所引起的DNA序列多態性。它是人類可遺傳的變異中最常見的一種。占所有已知多態性的90%以上。SNP在人類基因組中廣泛存在，平均每500～1000個堿基對中就有1個，估計其總數可達300萬個甚至更多。
SNP所表現的多態性只涉及到單個堿基的變異，這種變異可由單個堿基的轉換(transition)或顛換(transversion)所引起，也可由堿基的插入或缺失所致。但通常所說的SNP并不包括后兩種情況。
理論上講，SNP既可能是二等位多態性，也可能是3個或4個等位多態性，但實際上，后兩者非常少見，幾乎可以忽略。因此，通常所說的SNP都是二等位多態性的。這種變異可能是轉換(CT，在其互補鏈上則為GA)，也可能是顛換(CA，GT，CG，AT)。轉換的發生率總是明顯高于其它幾種變異，具有轉換型變異的SNP約占2/3，其它幾種變異的發生幾率相似。Wang等［1］的研究也證明了這一點。轉換的幾率之所以高，可能是因為CpG二核苷酸上的胞嘧啶殘基是人類基因組中最易發生突變的位點，其中大多數是甲基化的，可自發地脫去氨基而形成胸腺嘧啶。
在基因組DNA中，任何堿基均有可能發生變異，因此SNP既有可能在基因序列內，也有可能在基因以外的非編碼序列上。總的來說，位于編碼區內的SNP(coding sNP，cSNP)比較少，因為在外顯子內，其變異率僅及周圍序列的1/5［2，3］。但它在遺傳性疾病研究中卻具有重要意義，因此cSNP的研究更受關注。
從對生物的遺傳性狀的影響上來看，cSNP又可分為2種：一種是同義cSNP(synonymous cSNP)，即SNP所致的編碼序列的改變并不影響其所翻譯的蛋白質的氨基酸序列，突變堿基與未突變堿基的含義相同；另一種是非同義cSNP(non-synonymous cSNP)，指堿基序列的改變可使以其為藍本翻譯的蛋白質序列發生改變，從而影響了蛋白質的功能。這種改變常是導致生物性狀改變的直接原因。cSNP中約有一半為非同義cSNP。
先形成的SNP在人群中常有更高的頻率，后形成的SNP所占的比率較低。各地各民族人群定SNP并非一定都存在，其所占比率也不盡相同，但大約有85%應是共通的［4］。
SNP檢測方法 目前已有多種方法可用于SNP檢測，如根據DNA列陣的微測序法、動態等位基因特異的雜交、寡聚核苷酸特異的連接、DNA芯片以及TaqMan系統等。但不管哪一種方法，首先必須進行靶序列的擴增，然后才能進行其它檢測。
傳統的SNP檢測方法是采用一些已有的成熟技術，如DNA測序、限制性酶切片段長度多態性(RFLP)、單鏈構象多態性(SSCP)、等位基因特異的寡聚核苷酸雜交(ASO)等。這些技術雖在某種程度上能完成對SNP的檢測，但由于它們必須通過凝膠電泳進行檢測，因此，距快速、高效、自動化的目標還相差甚遠。傳統的RFLP只能檢測到SNP的一部分，測序技術既費時費力，又不易實現自動化，而且DNA鏈的二級結構還容易造成人工假相，使測序結果出現偏差，不適宜于SNP的檢測；SSCP則很難滿足自動化的需要，難以大規模開展工作。因此，這些方法均未被廣泛采用。
DNA芯片技術是近年來新開發的一種DNA序列變異檢測工具。DNA芯片(DNA chip)，也稱生物芯片(biochip)，其大小與計算機上的CPU芯片相似，約1 cm2或更大些，以玻璃、硅、聚丙烯等作為載體基片，芯片上鋪了一層肉眼看不見的DNA纖維“地毯”，即具有特定堿基序列的探針。待測基因經提取后，被切成長短不一的片段，經熒光化學物質標記后，注射到嵌有芯片的載片上。由于DNA和探針雜交的程度與熒光強度相關，因此通過激光掃描，即可根據熒光強弱測出被檢測序列的變異。
目前已有多家公司開展了對芯片的研究，例如美國的Affymetrix公司、NEN生命科學公司等。前者曾開發出BRCA1(乳癌基因1號)芯片、p53芯片等，后者則在1張玻璃芯片上集成了多達2400個已知基因。此外，Research Genetics公司新近開發了1個集成有1500個SNP的DNA芯片，它涵蓋了人類基因組全部24條染色體，所提供的信息量至少等于或優于目前常用的300～400個微衛星標記的圖譜，檢測時只需0.5μg的DNA樣品就可進行1次全基因組的掃描。
SNP 研究進展和信息搜尋 SNP研究是目前人類基因組研究的又一個熱點，1998年Wang等［1］首先報道了根據SNP技術建立的人類遺傳圖譜，其獲得的SNP平均距離為2 cM(centimorgan);Cho等［5］則在模式生物擬南芥(Arabidopsis thaliana)上作了全基因組的SNP圖譜定位，該圖譜中SNP平均距離為3.5 cM。所有這些SNP數據均可為公眾免費獲取。目前，不僅在人類染色體上，而且在其它生物的基因組上也已建立了SNP圖譜。美國、西歐及日本等國的政府、科研機構及部分私人公司斥巨資研究開發的SNP圖譜也將向公眾免費提供。
近年來，儲存在公共數據庫里的SNP數量正在以幾何級數迅速增長。1999年4月，總共才分析了7000個SNP，其中cSNP占半數；而到了當年12月16日，僅美國的國立生物技術信息中心(NCBI)的SNP數據庫就已存放了21172條SNP至1999年10月10日德國的HGBASE網站也已存放了6 503條SNP。
目前已有許多生物醫學網站開辟了專門的SNP網頁，人們可以很方便地在這些網站上查閱有關的SNP信息。國際上較重要的網站有：(1) dbSNP(ncbi.nlm.nih.gov/SNP/):該網站是由美國的NCBI主辦的。它除了可接受各地發來的SNP申請注冊外，也向公眾免費提供對SNP的查詢。(2) hGBASE(hgbase.interactiva.de):該網站建在德國，收集基因內SNP，研究者可通過檢測出的序列查詢SNP。(3) mIT SNP數據庫(www-genome.wi.mit.edu/SNP/human/index.html):該網站是由美國麻省理工學院建立的。它包括數千條已經定位的SNP，可以通過指定染色體的某一區域查詢SNP。
其它的SNP站點還有：華盛頓大學，網址是：ibc.wustl.edu/SNP;CHLC，網址是：chlc.org/cgap/nature-genetics-snps.html;美國人類基因組研究所，網址是：nhgri.nih.gov/About- nHGRI/Der/variat.htm。
SNP 的優點及其應用 由于SNP在任一特定位點上只有2個等位基因，因此，與簡單序列長度多態性(SSLP)相比，其所涵蓋的信息量很有限，似乎很難滿足疾病易感基因精確定位的要求。但這個不足可通過加大分布密度來彌補，而且，這個目標并不是難以實現的，因為完整的SNP圖譜完成之后，可以提供遠高于此要求的密度。有研究認為，1個二核苷酸重復多態性標記的信息量大約是SNP的2.25～2.5倍，也就是說，1個有900～1000個均勻分布的SNP的圖譜在進行基因組掃描時，其所能提供的信息量就足以和目前最常用的有400個標記位點的多態性圖譜的信息量相當［6］。所用SNP數量雖多，但因檢測速度快，故它將能最終取代SSLP，用于復雜性狀的多基因遺傳病研究。
人類的遺傳連鎖圖譜至今已發展到了第三代。第一代是限制性酶切片段長度多態性(RFLP)圖譜，第二代是微衛星標記圖譜，第三代圖譜就是SNP圖譜。
SNP用作遺傳標記具有以下優點：(1) SNP在人群中是二等位基因性的，在任何人群中其等位基因頻率都可估計出來。(2)它在基因組中的分布較微衛星標記廣泛得多。(3)與串聯重復的微衛星位點相比，SNP是高度穩定的，尤其是處于編碼區的SNP(cSNP)，而前者的高突變率容易引起對人群的遺傳分析出現困難。(4)部分位于基因內部的SNP可能會直接影響產物蛋白質的結構或基因表達水平，因此，它們本身可能就是疾病遺傳機制的候選改變位點。(5)易于進行自動化分析，縮短了研究時間。
由于SNP具有以上優點，所以其應用范圍較微衛星標記更加寬廣，它對群體遺傳學、制藥業、法醫學、癌癥及遺傳性疾病甚至進化的研究都將產生不可估量的影響。
預計今后SNP將在下列領域發揮重要作用：(1)進行簡單和復雜疾病的遺傳連鎖分析(linkage analysis)及關聯分析(association analysis)，用于疾病易感基因定位；而且其定位的精度將比微衛星標記精細得多，可直接用于指導易感基因克隆。(2)在“藥物基因組學”(pharmacogenomics)研究中，可通過檢測SNP的遺傳多態性標記揭示人群中不同個體對不同藥物的敏感性差異的根本原因。(3)也可用于法醫研究的罪犯身份的鑒別、親子鑒定等，此外在器官移植中供體和受體間的配對選擇及物種進化的研究中都將具有重要意義。
為了有效地利用連鎖不平衡的效力，一個覆蓋全基因組的數量至少為10萬個SNP的圖譜將是有效發揮其作用的前提。有人甚至認為，1個具有50萬個SNP的圖譜是不可缺少的［17］。但是，目前距此目標還相差甚遠。
總之，SNP研究將是二十一世紀生命科學的熱點。它與人類基因組計劃一起，必將對人類的生產和生活產生不可估量的影響。
參考文獻
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5，Cho RJ，Mindrinos M，Richards DR，et al.Genome-wide mapping with biallelic markers in Arabidopsis thaliana.Nature Genetics，1999，23:203-207
一、在生物學教育中滲透人文精神的必要性
自然科學的發展在現代社會中知識量之多，信息量之大，知識代謝頻率之快均達到了前所未有的程度。從而20世紀后期起，生命科學更是顯出了強勁 的發展勢頭，“克隆 ”、“轉基因”、“人類基因組計劃”等令人矚目的成就緊緊抓住了大眾。教師、學生和家長對科學知識的關注程度也遠遠超過了其他方面。可以說，當前的學生擁有比以往任何年代的學生都多得多的知識和信息，但伴隨而來的卻是道德水平普遍下降、社會責任感差、精神無所皈依，各種惡習陋習屢見不鮮。這些問題的產生，究其原因與人文精神的滑坡，在傳播學生科學和技能的同時，往往忽視人的精神發展和精神需求，忽視了科學技術的研究和應用的方向性問題。如何解決這些問題呢？在學科教育中進行人文精神的滲透是一條有效的途徑。學科學習是學生學習的主渠道，他們很多時間都花在各門學科學習中，生命科學又與學生自身有著密切的聯系，將人文精神的培養滲透至生物學教育中將會收到良好的效果。
二、在生物學教育中滲透人文精神的途徑
1.教師以身作則，幫助學生樹立“以人為本”的觀念
所謂人文精神，是指人的生命存在和人的尊嚴、價值、意義的理解和掌握，以及對價值理想或終極理想的執著追求的總和。它不僅是道德價值本身，而且是人之所以為人的權利和責任，可見人文精神強調強調人的主體地位，尊重人的自由和尊嚴。因此教師首先必須樹立“以人為本”的教育理念，充分研究學生身心發展的特點及相應的教學規律，充分關注學生的心理體驗，突出每位學生的主體地位，這樣可讓學生的享受被人尊重的快樂的同時理解別人的重要性和懂得如何尊重別人。另外，教師的言行舉止極易成為學生效仿的目標，因此教師還必須重視自身的思想修養、道德情操、人格魅力、精神風貌、治學態度、心理素質和人際交往等各方面。如果每次實驗中，教師對作為實驗材料的動物的肢體除了必要的處理外從不恣意破壞，對多余的實驗材料（動物）在實驗后從不草草處死了事，而是讓他們回歸自然，教師這些細小的舉動潛移默化的教育效果將遠勝于幾節課的說教。只有當教師具有深厚的人文素質時，才有可能讓學生在言傳身教耳-濡目染中樹立“以人為本”的觀念，只有當學生樹立了“以人為本”的觀念后，才有可能把學生培養成真正的人、完整的人。
2.展現生物學中蘊含的美學價值，對學生進行美育
生物界物種繁多、形態各異、色彩斑斕，蘊涵著豐富的美學價值，在生物學教育中，讓學生發現美、欣賞美、創造美，以美激情，以美求真 ，是培養學生人文精神的最為有效的途徑之一。在教學過程中，我們可結合教學內容為學生展示一幅幅美麗的圖畫。如講到人體內環境的自穩態時，將各系統的功能聯系起來：呼吸系統、消化系統吸收氧氣、營養，排泄系統排出代謝廢物，循環系統承擔運輸職責，神經系統、內分泌系統統一管理，讓學生體會到整個生命活動中的和諧美、統一美和有序美。
3.結合前沿生命科學成就，讓學生理解科學技術的中性特征
近些年，科學技術的發展給整個地球與人類帶來了巨大而深刻的變化，科學技術作為第一生產力，極大地促進了人類物質文明和精神文明的提高，引起了人們的生活方式、思維方式的變化，促進了社會的變革。因此人們在提高科學技術時總會不由自主地想到它對人類的貢獻而忽視它的負面作用。近年來，學生通過網絡、電視、報刊等媒體對克隆、轉基因、人類基因組計劃等生命科學成就已有所了解，此時教師應借機引導學生認識科學技術的性質。讓學生知道克隆技術可以克隆人的組織和器官用于救死扶傷，也可以通過人工繁殖挽救瀕危野生動物，但同時也可能破壞人倫，甚至克隆出戰爭狂人，擾亂天下。人類基因組計劃能使人類對自己的遺傳信息了如指掌，為多種遺傳性疾病和危害人類的惡性腫瘤、心血管疾病等的預測、預防、早診斷和治療提供技術支撐，但同時也可能為種族主義者提供種族歧視的借口。使學生明白“科學技術是一把雙刃劍”，它本身是中性的，無所謂有益和有害，在新世紀的發展中，它是負責推進的漿，人文精神是掌握方向的舵，科學技術究竟發揮正面還是負面作用，主要取決于人，讓學生學會對科技成果的正確選擇、舍取和使用。
4.以境生情，培養學生的社會責任感
進行生態學部分的學習時，教師應不失時機地滲透一些觸目驚心的危機；由于過去的二三百年里，人類向大自然過度索取而較少考慮發展的可持續性，致使全球生態環境迅速惡化，淡水資源嚴重不足，森林覆蓋面積銳減，土地日益沙漠化，物種多樣性不斷減少，溫室效應日益嚴重，自然災害頻頻發生。從人和自然唇齒相依的角度，以嚴肅的態度幫助學生學會關心人類賴以生存的環境，學會關心人類，樹立強烈的社會責任感。
“600億‘中國精準醫療’計劃消息不實?！苯眨敦斀泧抑芸酚浾呦蚩萍疾可鐣l展科技司生物醫藥處張兆豐處長求證得知。
根據學界觀點，所謂“精準醫療”，是以個體化醫療為基礎、隨著基因組測序技術快速進步以及生物信息與大數據科學的交叉應用而發展起來的新型醫學概念與醫療模式。其本質是通過基因組、蛋白質組等組學技術和醫學前沿技術，精確找到疾病原因和治療靶點，最終實現個性化精準診療的目的。
今年年初，美國總統奧巴馬推出“精確醫學”大型醫學研究計劃，旨在攻克癌癥等疾病難題，并將從2016年財年為該計劃投入2.15億美元。一時間，精準醫療備受關注。隨后，北京天壇醫院副院長王擁軍在一次學術會議上透露，中國精準醫療計劃將在2015下半年或明年啟動，科技部決定在2030年前投入600億元。此言一出，立刻引爆輿論圈。
消息雖不實，但我國未來是否會制定適合國情的“精準醫療”計劃還有待觀望。
“國家層面正在討論我國的精準醫療該怎么開展，但還處于務虛的階段?！?中國工程院院士、博奧生物集團有限公司總裁程京告訴記者，目前需要弄清楚美國推出這一重大計劃卻只投入區區2.15億美元的動因，我們應該要有自己的思考，不能盲目跟從。
全國腫瘤登記中心近日的2015年統計年報顯示，過去十年，我國癌癥發病率和死亡率均呈明顯上升趨勢，每分鐘就有6.4個癌癥病例出現，其中超過60%-80%的患者在發現時已是中晚期。
4月10日，國家衛計委公布首批腫瘤基因測序臨床應用試點單位。在業內人士看來，這表明政府推動精準醫療發展的決心。
據了解，目前國內對于精準醫學的研究主要集中在兩個方面。第一是建立在大數據和全面醫學基礎上的臨床流行病學研究。例如，建立健康人體和疾病群體的數據庫，通過大數據的集成分析，得出致病因素。第二是關于物理學、信息科學、醫學和生命科學等領域研究成果轉化為臨床實用技術的研究。
“產學研一體化對于疾病防控意義重大。”中國工程院院士、北京同仁醫院院長韓德民表示。
程京也認為，現在國家推行圍繞“精準醫療”的一系列計劃，發展相關產業至關重要。美國的人類基因組計劃就催生了巨大的工業。如果將來我們的“精準醫療”就是簡單地購買國外儀器和試劑來照做，那么當人家的工業再上一個臺階時，我們將一無所獲。
1了解題目要求。明確題目要求是設計實驗方案，設計實驗步驟還是對實驗作出改進？要不要對過程、現象作出分析？要不要預期實驗的結論？
2明確實驗目的和原理。這是實驗設計的依據，不同的實驗目的，不同的實驗原理，進行設計的思路是不同的。
3確定實驗思路。確定實驗因子是什么？怎樣設計對照？等等。
4設計實驗步驟。要注意充分利用題目的條件，如果給出了實驗的材料及試劑，那么要注意所給的材料與試劑要充分利用，一般情況下，如果沒有特別的說明不能用題目條件中沒有的材料與試劑；如果題目中給出的材料沒有用上，那得考慮實驗步驟中是否還有考慮不周之處。
5檢查。看看思路是否合理嚴密，試劑材料是否多用或少用，表達是否準確。
二、怎樣解答材料分析題
高考中的材料分析題提供的材料一般是比較新穎的，通常我們平時不會做到。有的同學一見到材料是新的，沒見過，加上材料內容多，就會發憷。其實，這類題一般是高起點，低落點。解題時注意：
1通讀題目，了解題目的大致內容。
2帶著題目提出的問題要求仔細閱讀題目，找出與問題相關的敘述。
3盡量把材料中的新內容與已學過的知識聯系起來，許多答案往往是落腳課本知識上的。如2000年高考廣東卷關于人類基因組計劃問題，第（1）問“測定人類的24條染色體的基因和堿基序列，試指出是哪24條染色體？為什么不是測定23條染色體？”實際上考查的是有關常染色體和性染色體的知識。
4注意從材料中獲取新的信息。第（3）問“你認為完成人類基因組計劃有什么意義？”答案的4點，都可以在材料中找到依據。
三、怎樣解答開放性試題
開放性試題的出現是高考改革的一個方向。開放性試題一般表現為題目條件的開放和試題答案的開放。
但不管怎么開放，題目總會有一定的限制，所以解題時首先要注意題目的限制條件是什么。如2000年理科綜合卷中，“寫出三種與光合作用有關的礦質元素的元素符號及它們在光合作用中的作用”，限制條件有兩個，一是與光合作用相關，二是必須是礦質元素。至于是哪三種？就是開放的了。驗證鈣在血液凝固中的作用一題，試題提供的實驗材料及原理都是限制條件，要求考生必須依據題目的實驗原理以及實驗材料來設計實驗。
其次，要從題目提供的條件尋找解答的思路和線索。如與光合作用相關的礦質元素，可首先考慮有哪些是礦質元素，然后從中篩選出與光合作用相關的。
第三，要注意答題的邏輯性和條件性。最好把不同層次的內容分別列成不同的小點，以清晰地展示自己的思路。
四、怎樣解答坐標曲線題
坐標曲線題通常有三種類型：一是對曲線表達的生物學含義的表述；二是對曲線表達含義的解釋；三是對曲線所能夠說明的問題進行表達。
第一種類型：注意橫坐標與縱坐標的內容，然后根據曲線的特征進行表達。這是最基本的類型。
第二種類型：在理解曲線含義的基礎上，對曲線變化的原因作出解釋。要注意把落腳點放在課本的知識原理上。
第三種類型：要注意盡量把所要說明的問題說完整。如生長素濃度對根、莖、芽的影響的三條曲線，既說明生長素濃度對植物器官作用的共同特點，也說明它們的區別。
五、怎樣盡量減少在表達上的失分
1生物學的專用術語要使用準確。
2盡量用課本術語進行表述。對說明性的表達，常?？梢月淠_到課本上的結論性敘述上。比如，根對水分和礦質離子的吸收是兩個相對獨立的過程；細胞是一個統一的整體；生態系統具有一定的自動調節能力等；調整生態系統的能量流動方向，使能量流向對人類最有益的部分；等等。
關鍵詞：split read； 映射； 高通量測序； 生物信息學
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A文章編號：2095-2163（2013）06-0030-03
0引言
人類基因組計劃的完成為人類基因組的研究提供了一套參考基因組序列，大大地簡化了人類個體基因組的序列研究，因為不同人類個體基因組序列之間有著極高的相似性，現在的研究主要專注于個體基因組序列與參考基因組序列的差異，這大大地簡化了研究的過程。而高通量測序技術的不斷發展，則為人類基因組研究提供了有力數據支持。為了利用高通量測序數據，需要將上億的測序短序列（read）映射到參考基因組序列上，這些read當中大部分可以以連續序列的形式被映射，但是仍有一部分read由于個體基因組序列與參考基因組序列的差異，會在映射中包含一段空位，這樣的read稱為split read，其映射相比于第一類read是更為困難的。Split read的映射往往可以顯示個體基因組中變異區域的序列信息，對研究更快速、準確的split read映射方法有著重要的意義。
1基本概念
1.1高通量測序數據
高通量測序是一種測序DNA序列的技術。在測序過程中，將完整的樣本DNA序列打碎，從中篩選出滿足特定長度（通常為數百bp）的片段，然后在每個片段的一端或兩端各讀取一段長度為數十至數百bp的序列。這些讀取出的序列長度通常遠遠小于被測樣本DNA序列的長度，但是高通量測序技術可以同時讀取大量這樣的短序列，使得短序列總長度達到樣本DNA長度的數倍至數十倍，從而使獲得樣本DNA序列成為可能。
1.2Read與split read
在高通量測序中，從打碎的DN段上讀取出來的短序列稱為read。Read是被測DNA序列的一個短片段，單個的read序列長度遠遠短于被測DNA序列的長度，但是通過將大量read映射到參考基因組序列的方式，就可以獲得被測DNA的序列內容，如圖1所示。測序時所讀取的read是一段連續的序列，但是由于DNA結構變異的存在，一些read在映射結果中不再保持連續的形式，而是包含了空位，這樣的read稱為split read。
1.3雙末端測序
在高通量測序過程中，從打碎的DN段的兩端讀取序列的方法稱為雙末端測序。雙末端測序中獲得的讀取自同一片段的一對read稱為一個read pair。理論上，如果被測DNA序列與參考基因組序列完全相同，read pair被映射到參考基因組之后，其中的兩個read之間的距離與被測時DN段的長度應當是相同的。但是由于被測DNA與參考基因組序列存在差異，特別是由于結構變異的存在，read pair映射后其一對read之間的距離會與被測的DN段長度產生明顯的差異。
2Deletion對附近read 與read pair映射所造成的影響Deletion是一種常見的結構變異形式，表現為被測DNA序列相比參考基因組序列缺失了部分序列。由于這種變異的存在，其附近的read與read pair在映射過程中會發生異常，如圖2所示。從圖2中可以看出，由于deletion的存在（黑色短線段），跨過deletion的read pair（左）在映射后兩個read之間的距離要長于被測時兩個read之間的距離，這個距離的差異恰好是deletion的長度。而跨過deletion邊界的read（右）在映射時則會包含與deletion長度相同的一段空位，形成split read。
3利用read pair映射分析指導split read映射的方法目前的read映射方法出于運行效率的考慮，都會限制映射結果中所允許的空位數量與長度[1-3]。有一些利用雙末端測序數據特性而特別為split read映射所設計的映射方法，利用read pair中一個映射較好的read作為基點，在臨近的一段區間為另一個映射效果不好或者無法連續映射的read進行允許較多空位的映射[4]。這樣的方法存在著映射效果與搜索空間相關，映射難度大，效率低等問題，如圖3所示。
為了改進這些不足，本文提出一種利用deletion附近的read pair的映射結果來指導split read映射的方法。從圖2中可以看出，受到deletion影響的read pair，雖然其一對read之間的映射距離發生了異常，但兩個read的映射位置距離deletion的邊界并不遠。通過將這樣存在映射異常的read pair按照映射位置與每對read之間的距離進行聚類，可以大致獲得deletion邊界的位置。由于split read的映射實際上只需要deletion邊界處的一小段序列，而與deletion序列本身無關，因此可以每個聚類結果中的兩處deletion邊界位置為基點，各選擇一段固定長度的序列作為參考序列進行split read映射，選擇序列的長度只要確?？梢园琩eletion的分界點即可（圖4上半部分）。通過這樣的方式，split read的映射將不再與deletion本身的長度相關，因為參與split read映射的參考序列只是deletion邊界處固定長度的兩段序列的組合，其選取與deletion本身的長度無關。
接下來，需要將每個聚類結果附近映射效果較差或無法映射的read提取出來，這些read可能是受到了每個聚類結果所對應的deletion的影響而無法實現良好的映射，因其是候選的split read。將這些read向組合的參考序列映射需要一種序列映射算法，本文提出一種Needleman-Wunsh算法[5， 6]的變種算法來完成split read映射。變種算法同樣是一種動態規劃算法，其遞歸表達式為：
其中：
db是由兩段參考基因組序列組成的橫向序列，段序列的長度分別為m1和m2。qr是由read序列構成的縱向序列，長度為l。M（i，j）是當qr[i]和db[j]對齊時單元（i，j）的打分；Iqr（i，j）是qr[i]和一個空位對齊時單元（i，j）的打分；Idb（i，j）是db[j]和一個空位對齊時單元（i，j）的打分。gapopen是開始一段新空位的罰分；gapext是擴展一個空位的罰分。w（a，b）是一個打分函數，當a和b相同時打正分，反之打負分。jumpqr是matrix2中額外計算的罰分，是從matrix2中單元向matrix1中單元進行跳躍的罰分。jmax是matrix2中單元跳躍目標單元的橫坐標，對于matrix2中的單元（i，j）來說，其跳躍的目標單元坐標為（i-1，jmax）。
變種算法與原算法的最大區別在于，序列比對的打分矩陣被劃分為了兩個部分，分別對應著deletion兩個邊界附近所選擇出的參考序列（圖4下半部分中Part 1與Part 2）。在第一部分中，全部的比對分數計算與原算法相同，在第二部分中，為每個單元計算分值時會多考慮一項，即來源于第一部分矩陣上一行中具有最高分值的單元（圖4下半部分中NW-MAX單元）的打分。這個分值的計算相當于將第一部分矩陣中的部分序列比對結果與第二部分矩陣中的部分序列比對結果相連接，相連接的兩個單元所在的位置就是這個映射所對應的一段連續空位的邊界點。變種算法對于這種連接給出一個固定的罰分，這個罰分與兩個單元的橫向距離無關。在原算法中，這樣的單元之間的“跳躍”是不允許的，相同的映射在原算法中需要依靠相鄰單元的連續計算來完成（圖4下半部分中虛線箭頭所示），由于原算法中引入空位 需要罰分，因此split read的映射結果的最終分值將會受到引入的空位數量的影響，引入的空位越多，分值越低。這可能導致split read的映射結果由于引入的空位過多而導致分值過低，最終被舍棄。
4實驗結果與分析
本文將所提出的算法進行程序實現，稱為PRISM。通過將人類基因組中deletion注釋加入到參考基因組1號染色體序列中的方式構造了一條模擬基因組序列，并使用模擬測序軟件[7]對該模擬基因組序列進行模擬測序生成一套模擬數據集。在該模擬數據集上，本文將所提出的split read映射方法與一種已有的方法Pindel進行了比較。首先是運行速度上的比較，結果如表1所示。由于在取得候選split read時的標準不同，兩種方法作為輸入的read數量不同，但是從結果上可以看出，PRISM的輸入規模略高于Pindel，而運行時間卻遠遠短于Pindel，這證實了PRISM利用read pair分析結果來指導split read映射的方法可以大幅地提高split read映射的效率。第二項比較是split read映射效果的比較，具體結果如圖5所示，可以看出PRISM在正確映射split read的能力上也要優于Pindel。
5結束語
本文提出了一種新的split read映射方法，這種方法利用split read附近的read pair映射結果分析來指導split read的映射，以達到縮小映射過程中搜索空間，提高映射效率與準確性的目的。在模擬數據實驗中，通過與已有的方法進行對比，證實了本文所提出的方法在運行效率、與split read映射結果上都具有優勢。
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在Watson和Crick發現DNA雙螺旋結構后的50多年里，基因工程藥物在治療人類疾病中逐漸占據一席之地，人類基因組計劃的完成為基因治療開辟了更廣闊的空間。近年來隨著遺傳學的新興學科——表觀遺傳學在人類疾病治療方面獲得了越來越多的證據[1]。它從分子水平上揭示復雜的臨床現象，為解開生命奧秘及征服疾病帶來新希望。
表觀遺傳學是研究沒有DNA序列變化的情況下，生物的表型發生了可遺傳改變的一門學科[2]。表觀遺傳學即可遺傳的基因組表觀修飾，表觀修飾包括：DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質重塑、X染色體失活、基因組印記、非編碼RNA調控等[3]，任何一方面的異常都可能導致疾病，包括癌癥、染色體不穩定綜合征和智力遲鈍[4]等。表觀遺傳的改變是可逆的，這就為治療人類疾病提供了樂觀的前景。本文從表觀遺傳學與人類疾病、環境與表觀遺傳學的關系以及表觀遺傳治療3個方面進行綜述。
1 表觀遺傳學修飾與人類疾病
1.1 DNA甲基化相關疾病
DNA甲基化是指在DNA甲基轉移酶(DNMTs)的催化下，將甲基基團轉移到胞嘧啶堿基上的一種修飾方式。它主要發生在富含雙核苷酸CpG島的區域，在人類基因組中有近5萬個CpG島[5]。正常情況下CpG島是以非甲基化形式(活躍形式)存在的，DNA甲基化可導致基因表達沉默。DNMTs的活性異常與疾病有密切的關系，例如位于染色體上的DNMT3B基因突變可導致ICF綜合征。有報道[6]表明，重度女襲性牙周炎的發生與2條X染色體上TMP1基因去甲基化比例增高有關。DNMT基因的過量表達與精神分裂癥和情緒障礙等精神疾病的發生也密切相關。風濕性疾病等自身免疫性疾病特別是系統性紅斑狼瘡(SLE)與DNA甲基化之間關系已經確定[7]，在SLE病人的T細胞發現DNMTs活性降低導致的異常低甲基化。啟動子區的CpG島過度甲基化使抑癌基因沉默，基因組總體甲基化水平降低導致一些在正常情況下受到抑制的基因如癌基因被激活[8]，都會導致細胞癌變。
1.2 組蛋白修飾相關疾病
組蛋白的修飾包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化、ADP核糖基化、羰基化等，組成各種組蛋白密碼。其中，研究最多的是乙?；⒓谆?。一般來說，組蛋白乙酰化標志著其處于轉錄活性狀態;反之，組蛋白低乙酰化或去乙?；砻魈幱诜寝D錄活性的常染色質區域或異染色質區域。乙酰化修飾需要乙?；D移酶(HATs)和去乙?；?HDACs)參與。組蛋白修飾酶異?？蓪е掳ò┌Y在內的各種疾病，例如，H4K20的三甲基化是癌癥中的一個普遍現象。甲基化CpG2結合蛋白2(MeCP2)可使組蛋白去乙?；瘜е氯旧|濃縮而失活，其中Rett綜合征就是MeCP2的突變所致。
1.3 染色質重塑相關疾病
染色質重塑是DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質重塑復合物的共同作用。它通過影響核小體結構，為其他蛋白提供和DNA的結合位點[9]。其中染色質重塑因子復合物主要包括SWI/SNF復合物和ISW復合物。染色質重塑復合物如果發生突變，可導致染色質不能重塑，影響基因的正常表達，導致人類疾病。如果突變引起抑癌基因出現異常將導致癌癥，例如：小兒科癌癥中檢測到SNF5的丟失。編碼SWI/SNF復合物相關的ATP酶的基因ATRX、ERCC6、SMARCAL1的突變可導致B型Cockayne綜合征、Schimke綜合征甚至腫瘤。ATRX突變可引起DNA甲基化異常，從而導致數種遺傳性的智力遲鈍疾病如:X連鎖α2地中海貧血綜合征和SmithFinemanMyers綜合征，這些疾病與核小體重新定位的異常引起的基因表達抑制有關[10]。
1.4 X染色體失活相關疾病
哺乳動物雌性個體不論有多少條X染色體，最終只能隨機保留一條的活性。X染色體失活由X失活中心(Xic)調控，Xic調控X染色體失活特異性轉錄基因(Xist)的表達。X染色體的不對稱失活可導致多種疾病，例如男性發病率較高的WiskottAldrich綜合征是由于WASP基因突變所致。X染色體的PLP基因突變失活常導致PelizaeusMerzbacher病;X染色體的MeCP2基因突變失活導致Rett綜合征[11]。在失活的X染色體中，有一部分基因因逃避失活而存在2個有活性的等位基因，使一些抑癌基因喪失功能，這是引發女性癌癥的一個重要原因[12]。
1.5 基因組印記相關疾病
基因組印記是指二倍體細胞的一對等位基因(父本和母本)只有一個可以表達，另一個因表觀遺傳修飾而沉默。已知在人體中有80多種印記基因。印記丟失導致等位基因同時表達或有活性的等位基因突變，均可引起人類疾病。一些環境因素，如食物中的葉酸也會破壞印記。印記丟失不僅影響胚胎發育，并可誘發出生后的發育異常。如果抑癌基因中有活性的等位基因失活可導致癌癥的發生，如IGF2基因印記丟失導致的Wilms瘤[13]。15號染色體的表觀遺傳異?？蓪е翽raderWilli綜合征(PWS)和Angelman綜合征(AS)，PWS是由于突變導致父本表達的基因簇沉默，印記基因(如SNURF/SNRPN)在大腦中高表達所致;AS是由于母本表達的UBE3A或ATP10C基因的缺失或受到抑制所致。Beckwithweideman綜合征(BWS)是11號染色體表觀遺傳突變引起印跡控制區域甲基化的丟失，導致基因印記丟失引起[14]。
1.6 非編碼RNA介導相關疾病
功能性非編碼RNA分為長鏈非編碼RNA和短鏈非編碼RNA。長鏈RNA對染色質結構的改變起著重要的作用。短鏈RNA對外源的核酸序列有降解作用以保護自身的基因組。小干涉RNA(siRNA)和微小RNA(miRNA)都屬于短鏈RNA，在人類細胞中小片段的siRNA也可以誘導基因沉默。miRNA能夠促使與其序列同源的靶基因mRNA的降解或者抑制翻譯，在發育的過程中起著關鍵性作用。轉錄的反義RNA可以導致基因的沉寂，引起多種疾病，如使地中海貧血病人的正常球蛋白基因發生甲基化。由于miRNA在腫瘤細胞中的表達顯著下調，P53基因可通過調控miRNA34ac的表達治療腫瘤。在細胞分裂時，短鏈RNA異常將導致細胞分裂異常，如果干細胞發生這種情況也可能導致癌癥。
2 環境表觀遺傳學
對多基因復雜癥狀性疾病來說，單一的蛋白質編碼基因研究遠遠不能解釋疾病的發生機理，需要環境與外界因素的作用才會發病。疾病是外界因素與遺傳因素共同作用的結果。流行病學研究已經證實，人類疾病與環境有明確的關系，高血壓、中風、2型糖尿病、骨質疏松癥等疾病的發病率與環境有著密切的關系[15]。特別是在發育初期，不利的環境、 營養的缺乏都有可能導致出生低體重、早產、胎兒發育不成熟等[16]。環境與DNA甲基化的關系一旦建立，將為環境射線暴露與癌癥發生提供依據[17]。
環境污染等不利因素均有可能增加基因的不穩定性，每個人對環境和飲食的敏感性可因先天遺傳不同而不同，環境因素與個體遺傳共同作用，決定潛在表觀遺傳疾病的危險性。有人推測上述因素肯定會在我們基因組上遺留下微量的基因表遺傳學痕跡[1]。隨著年齡增長，DNA甲基化等化學修飾改變也在長時間中錯誤積累，這也有助于解釋為什么很多疾病總是在人進入老年后才發生。由此可見，如果改變不良生活習慣、減少環境污染，都有可能降低表觀遺傳疾病的發病率。因此研究環境與表觀遺傳改變的關系對于預防和治療人類疾病都有著重要的意義。
3 表觀遺傳學藥物
人類許多疾病都可能具有表觀遺傳學的改變，表觀遺傳學治療研究如火如荼。已經發現許多藥物可以通過改變DNA甲基化模式或進行組蛋白的修飾等來治療疾病。目前，很多藥物處于研制階段，盡管其有效性尚未得到充分證實，但給癌癥、精神疾病以及其他復雜的疾病的治療帶來了希望。
3.1 組蛋白去乙酰化酶抑制劑
目前發現的組蛋白去乙?；敢种苿?HDAC Inhibitor)有近百種。其中FK228主要作用機制是抑制腫瘤細胞內組蛋白去乙?；?HDAC)活性，引起乙?；M蛋白的積聚，從而發揮抑制腫瘤細胞增殖、誘導細胞周期阻滯、促進細胞凋亡或分化等作用[18]。FK228單獨用藥或與其他藥物或方法聯合應用表現出良好的抗腫瘤作用，同時還可阻礙血管生成，具有抑制腫瘤轉移、逆轉耐藥性、調節免疫力等作用。FK228還具有治療炎癥、免疫性疾病、視網膜新生血管疾病及神經系統等多種疾病的藥理學作用。
3.2 DNA甲基轉移酶抑制劑
核苷類DNA甲基轉移酶抑制劑作用機理是在體內通過代謝形成三磷酸脫氧核苷，在DNA復制過程中代替胞嘧啶，與DNMTs具有很強的結合力。核苷類似物5氮雜胞苷(5azacytidine)是第一個發現的甲基化抑制劑，最初被認為是細胞毒性物質，隨后發現它可抑制DNA甲基化和使沉默基因獲得轉錄性，用于治療高甲基化的骨髓增生異常綜合征，低劑量治療白血病。其他核苷類DNA甲基轉移酶抑制劑有5氮2脫氧核苷(5aza2′deoxycytidine)，Zebularine(5azacytidine的衍生物)[19]，5Fluoro2′deoxycytidine，RG108，Procainamide，Psammaplins(4aminobenzoic acid衍生物)，MG98(寡聚核苷酸)等。DNA甲基化抑制劑Procainamide可用于抗心律失常。另外在茶葉和海藻中提取的EGCG也顯示具有體外活性。臨床中應用反義寡核苷酸對DNA甲基轉移酶進行抑制正在進行實驗。
3.3 聯合治療
DNA甲基化抑制劑與HDAC抑制劑聯合應用治療疾病可能具有協同作用。進行表觀修飾治療后的細胞可能對于化療、干擾素、免疫治療更具有敏感性。在癌癥的治療方面，應當包括遺傳治療和表觀遺傳治療兩個方面，同時運用兩種或兩種以上表觀修飾的方法對病人進行治療對人類疾病意義重大。
3.4 其他方法
人胚胎干細胞保留有正常基因印記，這些干細胞可能具有治療意義[20]。另外，在女性細胞中非活性的X染色體中存在正常的野生型基因，如果選擇正確的靶點，就有可能激活這個正常但是未被利用的野生型基因，從而對其進行基因治療。有報道[21]運用RNAi技術沉默胰島β細胞相關基因，抑制胰島淀粉樣形成可能用來治療糖尿病。短鏈脂肪酸(SCFAs)丙戊酸鈉用于抗癲癇，丁酸可用來治療結腸癌[22]等。siRNA可在外來核酸的誘導下產生，通過RNA干擾(RNAi)清除外來核酸，對預防傳染病有重要作用。目前，RNA干擾已大量應用于包括腫瘤在內的疾病研究，為一些重大疾病的治療帶來了新的希望。
4 結 語
從表觀遺傳學提出到現在，人們對表觀遺傳學與人類疾病的發生有了更深入的認識。人類表觀基因組計劃(human epigenome proiect，HEP)已經于2003年開始實施，其目的是要繪制出不同組織類型和疾病狀態下的人類基因組甲基化可變位點(methylation variable position ，MVP)圖譜。這項計劃可以進一步加深研究者對于人類基因組的認識，為表觀遺傳學方法治療人類復雜疾病提供藍圖[1]。但是，表觀遺傳學與人類生物學行為(臨床表型)有密切關系，人類對表觀遺傳學在疾病中的角色研究還處于初級階段。應更進一步研究表觀遺傳學機制、基因表達以及與環境變化的關系，有效減少表觀遺傳疾病的發生風險，努力探索這片造福人類的前沿領域。
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