我国加盟人类基因组计划

加盟世界基因组织

2000年6月26日，是人类科学史上划时代的一天。这天，中国作为唯一的发展中国家，与美、英、日、法、德同时宣布：人类基因组计划“工作框架图”绘制完成。中国人将自己的名字自豪地镌刻在被誉为生命科学“登月计划”的史册上。这一生命蓝图的绘制，也标志着我国在基因组学科与产业化领域内达到了国际先进水平。

我国是一个人口大国，丰富的人群遗传资源是人类基因组研究的宝贵材料。我国的人类基因组计划于1994年启动，由国家自然科学基金委、国家高技术计划和国家重点基础研究计划联合资助。在过去的几年中，通过科学界的共同努力，组织了一支精干的科研队伍，建立了全国性的遗传资源网，引进和建立了一整套较完整的基因组研究体系，同时，也获得了一批重要的研究成果。在基因组多样性领域，对我国人群的遗传关系以及与世界其他人群的关系进行了研究，研究结果支持现代智人“走出非洲”学说。其次，疾病基因的研究也取得了实质性的进展，克隆了遗传性高频耳聋的致病基因，定位了若干单基因疾病的染色体位点。在自血病和与某些实体肿瘤相关基因的结构、功能研究方面，取得了一批具有国际影响的成果。此外在功能基因研究方面也实现了突破，已获得EST十多万条，克隆了1000条以上基因的全部cDNA。上述工作成果，已有不少发表于国际著名学术刊物，得到了国际学术界的好评。

随着科研的深入，我国HGP（人类基因组计划）的研究规模和水平出现了质的飞跃。在国家科技部和上海市、北京市的大力支持下，相继成立了国家人类基因组南方和北方研究中心。在国家科技部和中国科学院的支持下，由中科院遗传所基因组中心、国家人类基因组南、北研究中心共同承担了全球人类基因组测序计划的1%（3号染色体短臂30Mb区域）。经半年拼搏，取得了重大进展，工作草图已于2000年4月底结束。除此以外，对若干致病微生物如钩端螺旋体的研究工作已在国家人类基因组研究中心展开。一批实验室已致力于对中国人群SNP（单核苷酸多态性，也称基因的多态性）的大规模研究，试图揭示遗传和环境因子的相互作用在我国人群疾病发生、发展中的作用。

人类基因组计划因为投入巨大、技术复杂，已成为一个国家综合国力的标志。我国正满怀信心地走在世界前沿。

生物资源基因组计划

中国在生物技术大规模的研究、开发与应用方面起步较晚，但却做到了目标明确、措施得力。自上个世纪80年代中期始，我国先后制定了一系列科学技术发展计划，其中生物技术的研究与推广应用占有极其重要的位置。其目标是，要更好地满足人民营养需求和提高健康保障水平；其重点是，研究高产、优质、抗逆的动植物新品种，蛋白质工程，新型药物、疫苗和基因治疗等，以解决我国农业、医疗发展中存在的关键问题。

在大规模测序能力的基础上，我国科学家正在实施一个宏伟的生物资源基因组计划，以期掌握更多的有特色的中国生物基因资源。第一项就是超级水稻基因组计划，这项计划必将对水稻研究和粮食生产产生重大影响；第二项是对家猪等重要生物进行基因测序。

水稻基因组共有4．3亿对碱基，人类基因组约有30亿对碱基。从我国科学家刚刚完成的1%人类基因组“工作草图”，到相当于人类基因组计划1/7工作量的水稻基因组大规模测序，这意味着我国基因组研究将步入一个崭新的历史时期。

杂交水稻之父袁隆平

我国超级杂交水稻基因组计划已于2000年5月正式启动。未来一年内，来自北京华大基因研究中心、国家杂交水稻工程技术研究中心的科学家，将联合起来在世界上率先破译超级杂交水稻的遗传密码，通过比较基因组学研究，科学家将获得相关的遗传信息，阐明水稻杂交优势的机理，从而为提高水稻产量和改善品质、保持我国杂交水稻生产的国际领先地位打下永久性的基础。

作为重要的生物资源，家猪是我国科学家构想中的“中国生物资源基因组计划”的第二个项目。无论是基因的数量，还是碱基对的数目，家猪基因组和人类基因组都很相似，基因也大部分相同，差异性不超过5%～10%。

2000年6月30日，我国科学家在世界上率先启动家猪基因组测序计划，力争尽快拿到“工作框架图”，从而为家猪品种改良、医学研究、生物医药工业发展提供基因组序列信息。这是继圆满完成1%人类基因组计划“工作框架图”测序任务后，我国科学家向基因组研究及生物产业又一领域的进军。

目前，我国科学家构建的基因组测序能力已经超过法国和德国，名列世界第四。强大的大规模测序能力，为科学家进一步开展工作奠定了基础。另外我国特有的生物资源是发展我国21世纪生物产业的重要战略资源，大规模基因组测序技术的发展，使生物资源由群体资源或种质资源转变为基因组序列信息资源。

我国首批体细胞克隆医用小型猪

科学家们还将选择和人类健康、生物产业发展关系重大的我国生物资源进行基因组研究，血吸虫就是其中一个，国际社会对此十分关注，丹麦科学家、企业界和政府已经明确表示出合作意向。

人类功能基因研究

人类基因组计划中最受关注的莫过于对与人类重大疾病相关基因和具有重要生物学功能基因的克隆分离、功能鉴定与开发应用的研究。我国人类功能基因大规模研究获得重要进展，主要体现在以下方面：

1．中科院动物所开展新课题“家畜转基因乳腺反应器及克隆技术开发研究”。

现代生物科学告诉我们，包括癌症在内的许多疾病确实可以通过基因药物加以治疗，只是由于人类获取基因药物的手段目前还极少，产量也极有限，所以现在还不能真正应用于临床。而“家畜转基因乳腺反应器及克隆技术开发研究”项目就是要找到一条低成本、大规模生产基因药物的新路。我国该项目将分2步进行：第一步是将具有生物活性的供人使用的药品蛋白基因导入母牛体内并使其在牛乳汁中表达出来，从而建立起乳腺生物反应器，生产基因药物。之所以选用乳腺作为反应器，主要是因为乳腺细胞具有动物其他体细胞所不具备的分裂功能，从而较容易得到高表达的转基因动物个体。第二步则是通过克隆技术对用上述方法得到的动物个体进行无性繁殖，最终建立起“动物药品工厂”，这些基因药物将使目前被视为绝症的不少疾病有望治愈。

2．绘制人类下丘脑—垂体—肾上腺轴神经内分泌系统的基因表达谱。

2000年8月，我国科学家在国际上首次完成了人类下丘脑—垂体—肾上腺轴这一神经内分泌重要系统的基因表达谱的绘制。同时在下丘脑—垂体—肾上腺轴克隆了200条人类新基因。

科研人员通过研究发现，下丘脑—垂体—肾上腺轴对机体的神经内分泌调控及对免疫的影响有其内在的分子机制，下丘脑、垂体、肾上腺除分泌已知的激素外，还分泌一些其他的细胞因子或激素；在下丘脑—垂体—肾上腺轴的调节方面，肾上腺轴除存在长程反馈机制外，还有器官内的局部反馈，这样可能会精细地调节分泌激素。

研究同时发现，科学家从下丘脑—垂体—肾上腺轴克隆的200条人类新基因，可能与下丘脑—垂体—肾上腺轴的重要生理功能有关。

这项研究成果表明我国科学家为国际人类基因组计划的完成做出了新贡献。研究人员对人类新基因的克隆，不仅在识别人类新基因、构建人类基因组转录图、对基因组测序结果进行判定及诠释等方面具有重大理论意义，而且对我国生物技术和制药工业的发展有实际应用价值。

3．我国科学家对白血病的研究取得突破性进展。

我国科学家不仅在国际上首次成功地分离和克隆了若干新病毒基因，而且证实了新病毒基因在人急性白血病细胞中呈特异性表达。已克隆出病毒基因的4种常见白血病是：慢性粒细胞性白血病、急性早幼粒细胞性白血病、急性淋巴性白血病和急性粒细胞性白血病。

急性白血病是一类常见的严重危害人类健康的恶性肿瘤。有关资料显示，急性髓系白血病患者5年无病生存率不到20%。其主要原因在于病因与发病机理至今不详，无法制订有效的防治策略。1996年，我国科学家在国际上首次发现和证实人急性白血病细胞中含有新的逆转录病毒，同时首次揭示了新病毒颗粒的形态学特征和理化特性，并提出了人急性白血病逆转录病毒病因学学说。

这项成果将有助于深入研究人急性白血病病毒病因学和应用抗病毒疫苗防治白血病。病毒病因学一旦得到证实，人类白血病不仅有可能应用抗病毒疫苗得到预防，而且治疗手段也将从目前应用化疗杀细胞转向抗病毒治疗。

4．我国科学家已掌握基因打靶技术，将基因打靶技术应用于凝血调节机制的研究，建立了蛋白质Z缺失和凝血因子突变的动物模型。

基因打靶是一项高新生物技术，是指在生物体内诱发精确、定向的基因删除或替代，而不累及其他基因。它使人们能按照设计对哺乳动物细胞基因组进行定点、定量的改变，从而改变细胞或整体的遗传结构和特征。基因打靶现已经被证明为精确修饰基因组的最有效方法。

蛋白质Z是一种早在20世纪70年代就被提纯的维生素K依赖性血浆蛋白，在人体血液中含量很高。然而，对蛋白质Z的生理功用，多年来却一直是个谜。我国科学家应用普通基因删除和条件性基因替代技术，培育出具备蛋白质Z缺乏和凝血因子突变特征的遗传工程小鼠。经过2年多时间的艰苦探索，发现凝血因子的突变体会使人体内的凝血酶增加、导致血栓，而血栓的表型严重性会随着蛋白质Z的缺乏而逐步增加。同时，体外研究发现，人血浆凝血反应随着蛋白质Z浓度的降低而减弱。蛋白质Z与活化凝血因子在磷脂表面形成了钙离子依赖性复合物，并在“蛋白质Z依赖性蛋白酶抑制剂”的作用下，抑制活化凝血因子的活性。

这些研究成果的发现，在国际上第一次阐明了蛋白质Z在调节凝血过程中重要的生理功能，丰富了凝血调节机制理论。标志着我国科学家掌握了先进的基因打靶技术，在制备特殊的遗传工程动物模型方面走在了国际同行的前列。

后基因时代的中国战略

目前，学术界普遍认为，人类基因组遗传密码基本破译后，生物技术将进入后基因时代。国家863计划生物技术领域首席科学家、中国科学院院士强伯勤认为，后基因时代的生物技术研究主要集中在以下3个领域：1．基因组序列测定与生物信息学：如动植物基因组、重要微生物基因组的测定；2．功能基因组学：包括针对个性化医学的药物基因组学、疾病基因组学、结构基因组学等；3．克隆技术：修饰生物细胞、遗传改良、优化下一代、对个体DNA进行分析以用作血缘鉴定与罪证等。这新一轮生物技术浪潮的核心是农业生物技术，龙头是医药生物技术，两翼分别是海洋生物技术和环境生物技术，后续则包括轻工等领域的生物技术。目前国际学术界已经开始对此展开全面研究，我国科研工作者也正在全力以赴攻关，争取赶上后基因时代的潮头。

在1%的人类基因组测序“工作框架图”阶段任务完成之后，我国科学家要向第二阶段“完成序列图”继续推进。同时应该在细菌、寄生虫、植物、动物等诸多模式生物基因组测序中，注意选择那些既促进我国生物技术和制药工业发展，又为国际人类基因组科学作出贡献的目标。中国的人类遗传资源极为丰富，因此，功能基因组学和医学（或疾病）基因组学应成为今后我国基因组科学发展最重要的任务。