我國參與人類基因組計劃的始末.doc

中國參與人類基因組計劃的始末1、人類基因組計劃是什么人類基因組計劃HGP(Human Genome Projects)，1985年美國科學家率先提出，1990年正式啟動。美、英、法、德、日和中國科學家共同參與，總價值達30億美元，它旨在為30多億個堿基對構(gòu)成的人類基因組（基因組是一個物種中所有基因的整體組成，人類的基因組約含4萬到10萬個基因，由約30億個堿基對組成，分布在細胞核的23對染色體中。）精確全基因組測序，從整體水平研究基因的位置、基因的結(jié)構(gòu)與功能和基因互作。全基因組測序（Whole Genome Sequencing），簡稱WGS?！叭╳hole）”指的就是把物種細胞里面完整的基因組序列從第1個DNA開始一直到最后一個DNA，完完整整地檢測出來，并排列好，因此這個技術(shù)幾乎能夠鑒定出基因組上任何類型的突變。對于人類來說，全基因組測序的價值是極大的，它包含了所有基因和生命特征之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，技術(shù)含量極高。2、發(fā)起過程l 1984年末，猶他州受美國能源部的委托，主持召開會議，討論DNA重組技術(shù)的發(fā)展及測定人類整個基因組的DNA序列的意義。l 1985年中，美國加州舉行會議，美國科學家于美國能源部的一次會議中提出HGP草案。 l 1986年中，美國新墨西哥州討論草案的可行性。與此同時，諾貝爾獎獲得者Renato Dulbecco在Science雜志上發(fā)表文章提出“研究人類基因組DNA長達三億多的堿基對序列,發(fā)現(xiàn)所有人類基因并闡明其在染色體上的位置,以便于在整體上破譯人類遺傳信息”。l 1987年初，美國能源部與國家醫(yī)學研究院（NIH）撥款550萬美元，年末撥款總額近1.66億美元。同時，美國開始籌建人類基因組計劃實驗室。l 1989年美國成立“國家人類基因組研究中心”。l 1990年，歷經(jīng)5年辯論之后，美國國會批準HGP于10月1日正式啟動，擬在15年內(nèi)至少投入30億美元，這項計劃被譽為生命科學界的“登月計劃”，英法德日相繼參與。l 1993年，美國人類基因組研究中心(CHGR)提出更具體清晰的人類基因組計劃內(nèi)容:“人類基因組作圖及序列分析；基因的鑒定；基因組研究技術(shù)的建立、創(chuàng)新與改進；模式生物(主要包括大腸桿菌、酵母、果蠅、線蟲、小鼠、水稻、擬南芥等)基因組的作圖和測序；信息系統(tǒng)的建立,信息的儲存、處理及相應(yīng)的軟件開發(fā)；與人類基因組相關(guān)的倫理學、法學和社會影響與結(jié)果的研究；研究人員的培訓；技術(shù)轉(zhuǎn)讓及產(chǎn)業(yè)開發(fā)；研究計劃的外延等幾方面”這些內(nèi)容構(gòu)成了20世紀到21世紀最大的系統(tǒng)工程。中國于1999年9月參與，承擔其中1%的任務(wù)，即人類3號染色體短臂上約3000萬個堿基對的測序任務(wù)。中國因此成為參加這項研究計劃中唯一的發(fā)展中國家。3、主要任務(wù)遺傳圖譜物理圖譜（基因在染色體上的線性排列順序）；基因轉(zhuǎn)錄圖譜（編碼序列及其相關(guān)序列表達模式和調(diào)控的研究）；序列圖譜（DNA序列分析技術(shù)，有片段分析、堿基分析和翻譯分析）。4、重要意義遺傳病基因研究出現(xiàn)重大突破；后續(xù)出現(xiàn)基因倫理問題，公民更注重于保護個人及家族基因隱私，防止基因歧視；還有基因?qū)＠麊栴}，由于人類基因組序列是全人類的共同遺產(chǎn)，所以這些序列數(shù)據(jù)是自由共享的不可壟斷的，而新發(fā)現(xiàn)的基因序列應(yīng)用到生產(chǎn)實踐領(lǐng)域也可以申請相應(yīng)的專利；隨著實驗數(shù)據(jù)和可利用信息的不斷增加，生物信息學得以發(fā)展。在研究模式生物，分子實驗機制等實驗水準有重大意義；在醫(yī)學疾病研究、制藥行業(yè)、生物進化和生物信息等應(yīng)用生產(chǎn)等方面也有重大意義，在此不再贅述。5、結(jié)果與發(fā)展1999年12月1日，首次完成人體染色體基因完整序列的測定。2000年6月26日,六國科學家公布人類基因組工作框架圖。2001年2月12日，人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果首次公布。2003年4月15日,美、英、德、日、法、中6個國家共同宣布人類基因組序列草圖完成，其中可以應(yīng)用的克隆序列能忠實地代表常染色體的基因組結(jié)構(gòu)，序列錯誤率低于萬分之一，比預(yù)計提前2年?？茖W家不止一次宣布人類基因組計劃完工，但推出的均不是全本，2006年5月18日英國自然雜志上發(fā)表了人類最后一個染色體1號染色體的基因測序，它包含的基因數(shù)量最多，共有超過2.23億個堿基對，破譯難度最大。由150名英國和美國科學家組成的團隊歷時10年，才完成了1號染色體的測序。至此，解讀人體基因密碼的“生命之書”宣告完成。隨后，后基因組時代開始。主要是對功能基因及其相關(guān)模式生物的研究，包括模式生物（包括小鼠、果蠅、線蟲、斑馬魚、酵母等）的基因組計劃；人類元基因組計劃（對人體內(nèi)所用共生菌群的基因組進行序列測定，并研究與人體發(fā)育和健康相關(guān)基因的功能）；國際人類基因組單體型圖計劃（構(gòu)建人類DNA序列中多態(tài)位點的常見模式，我國參與了10%的測序工作）；人類基因組多樣性研究計劃（對不同人種、民族、人群的基因組進行研究和比較）等等而基因與基因間的細微差異已經(jīng)足以成為能識別群體特異性生物滅絕武器，比如，白種人（高加索人）的基因有的天然存在對艾滋病病毒免疫功能，但在黃種人中還沒有發(fā)現(xiàn)或極為少見。所以在后基因組時代，對已完成基因組測序的物種之間進行整體的比較、分析。在整個基因組的規(guī)模上了解基因組和蛋白質(zhì)組的功能意義，結(jié)合生物信息學會有更大的發(fā)展前景和意義。6、人類基因組計劃中國部分（1%計劃）(1)、中國國情中國的基因組研究工作起步晚、基礎(chǔ)差、底子薄并且資金少，與國際上的HGP發(fā)展的驚人速度相比，中間的差距大。（2）、參與過程l 1994年，中國HGP在吳旻、強伯勤、陳竺和楊煥明的倡導(dǎo)下，國家自然科學基金會和“863”高科技計劃先后啟動了“中華民族基因組中若干位點基因結(jié)構(gòu)的研究”和“重大疾病相關(guān)基因的定位、克隆、結(jié)構(gòu)和功能研究”。l 1998年，在中國國家科技部的領(lǐng)導(dǎo)下，上海成立了南方基因中心。l 1998年，中國組建了中科院遺傳所。l 1999年，北京成立了北方人類基因組中心。l 1999年6月26日，北方人類基因組中心向美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的國際人類基因組計劃（HGP）遞交加入申請。HGP在網(wǎng)上公布中國注冊加入國際測序組織，得到完成人類3號染色體短臂上一個約三千萬個堿基對的測序任務(wù)，該區(qū)域約占人類整個基因組的1，標志著我國成為繼美、英、日、德、法后第六個加入該組織的國家。l 1999年7月14日，為承擔1%計劃，在順義區(qū)政府的支持下，北京華大基因研究中心（華大基因）注冊成立。l 1999年9月1日，國際公共領(lǐng)域測序計劃接納中國，楊煥明教授領(lǐng)回任務(wù)。l 1999年9月9日，華大基因于上午9時9分9秒在北京空港工業(yè)區(qū)B區(qū)6號樓3層開啟了“1%計劃”的準備工作。9月9日亦定為華大基因的慶典日。l 1999年10月1日，在國慶五十周年閱兵儀式開始的同時，1%計劃的測序儀全面啟動。l 1999年11月10日，1%計劃被列入國家項目，并確定由華大基因牽頭，國家基因組南方中心、北方中心共同參與。l 1999年11月12日，科技部中國生物工程開發(fā)中心、中科院生命科學和生物技術(shù)局、“863”計劃生物領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會召開“參加國際人類基因組計劃并完成1%基因組測序工作”專家討論會，決定“863”計劃出資3000萬元，中科院出資1000萬元。l 1999年11月29日，科技部下達對國家人類基因組北、南方研究中心和中國科學院遺傳所撥款通知，中科院同時下達專項經(jīng)費。l 2000年4月，中國科學家宣布：在各方共同努力下，1的測序任務(wù)宣告基本完成，其中50達到了完成圖的標準，中國科學家在世界上率先拿到了“工作框架圖”。l 2000年6月26日，全部人類基因組的“工作草圖”繪制完畢，提前一年向全世界公布。（3）、參與意義中國承擔的工作區(qū)域（位于人類3號染色體短臂上），又被稱為“北京區(qū)域”。由于這一區(qū)域約占人類基因組的1，因此中國的HGP簡稱為“1項目”。中國科學家對“北京區(qū)域”的這一部分進行了詳細分析，共測定了384億個堿基，相當于將所負責區(qū)域重復(fù)測定12次以上，為按時完成任務(wù)，中國科學家付出了艱辛的努力。大規(guī)模測序正式開始于北京空港工業(yè)區(qū)的一座大樓里，100多人分為兩班，通宵達旦，停人不停機，每天必須完成20萬個堿基的測序工作。從工作量上看，1的數(shù)量并不算大，但卻意義深遠。它代表著中國科學家在這個劃時代的里程碑上，已經(jīng)刻上了中國人的名字，1任務(wù)的完成對中國后續(xù)的其他基因組測序有很大的幫助，比如后來的水稻基因組測序。人類基因組計劃中還包括若干個模式生物體基因組計劃，中國重點支持的水稻基因組研究計劃亦可劃入這一范疇。模式生物體一直就是生命科學領(lǐng)域研究的基本模型，它們與人類相比基因組結(jié)構(gòu)簡單、單位DNA長度上基因密度高，易于基因的識別。各模式生物體之間的比較性研究將有助于人類基因的結(jié)構(gòu)與功能的闡明。對于在整體水平研究基因的功能，模式生物體地位重要。1999年9月，中國的積極加入成為參與HGP唯一的發(fā)展中國家。作為唯一的發(fā)展中國家，中國的參與使人類基因組計劃真正成為一項國際合作計劃，通過參與這一國際合作，中國建立了自己的基因組大規(guī)模測序的全套技術(shù)及科學技術(shù)隊伍，為今后生物資源基因組研究奠定了基礎(chǔ)。中國雖然參與時間最晚，但基因組測序能力在當年的六個國家中可以名列第四。這向全世界證明：只要目標集中，措施有力，中國科學家有能力參與國際重大科技合作研究，躋身于國際生命科學前沿，并作出重要貢獻。（4）、前期鋪墊和后續(xù)發(fā)展中國1994年啟動基因測序，現(xiàn)已完成南北方兩個漢族人群和西南、東北地區(qū)12個少數(shù)民族共733個永生細胞系的建立，這給中華民族的基因研究提供了寶貴的資源，并在多民族基因組多樣性的研究中取得了成就，在致病基因研究中也有所發(fā)現(xiàn)。定名為中華民族基因組結(jié)構(gòu)和功能研究的HGP是“九五”國家最大的資助研究項目之一（700萬元），為中國在21世紀國際HGP科學的新一輪競爭中占據(jù)了優(yōu)勢。中國人類基因組學主要研究的是中華民族的人群，主要是源于6個不同的語系（漢藏、苗瑤、侗傣、阿爾泰、南亞、南島）的56個民族（漢族和55 個正式確定的少數(shù)民族），其中漢族占93.6%，少數(shù)民族大多數(shù)居住于邊疆地區(qū)。中國人群的遺傳學關(guān)系主要成果：證實中國人群可分為南、北兩大組，兩者之間有明顯的基因融匯；提出了東亞現(xiàn)代智人可能起源于東南亞、而且與其他各大洲一樣都起源于十至二十萬年前“走出非洲”的群體的觀點。為了縮小差距，中國生命科學界開始覺醒并提出如下幾點：一、盡快收集和利用中國寶貴的多民族基因組資源和遺傳病家系材料，并阻止這些資源盲目流向國外。二、集中人力、物力和財力，建立互相配套的、集分子遺傳學、自動化技術(shù)和信息技術(shù)為一體的中心，有效地開展基因測學工作。三、根據(jù)國情和工作基礎(chǔ)，直接進行基因組研究中最為關(guān)鍵的部分基因測序識別。同時，由于基因組DNA測序是一項勞動和技能密集性工作，要引進技術(shù)，培訓一支高水平的技術(shù)隊伍，完全有可能將人類基因組測序的一部分工作吸引到中國。四、充分利用國際基因數(shù)據(jù)庫信息，建立生物信息技術(shù)，推進中國基因組研究工作，并在基因組轉(zhuǎn)錄順序的認識及基因功能推測方面多做工作。五、多渠道籌措資金，在維護知識產(chǎn)權(quán)的前提下開展國際間合作。在承擔HGP1%任務(wù)和國際人類單體型圖譜10%任務(wù)之后，中國又開啟了“炎黃一號”計劃，這是全球第一例中國人標準基因組序列圖譜，也是全球20億黃種人的第一個個人基因序列圖。該項目完成于2007年10月11日，是中國科學家用新一代測序技術(shù)獨立完成的100%中國人基因組圖譜。7、總結(jié)人類基因組計劃是與曼哈頓原子計劃、阿波羅登月計劃并稱得人類科學史上的重大工程。以上這些內(nèi)容只是本人對于中國參與HGP進程的一個大致描述，鄙人才疏學淺，對于其中的具體內(nèi)容未求甚解，僅是百度查閱幾篇文章之后便草草總結(jié)出這些，我的工作肯定還有不足之處，還望老師見諒，但是我通過這些資料的整理，覺得開創(chuàng)這番事業(yè)的科學工作者們真是了不起，體會到過去二十年的科學探索歷程實屬不易，更感生物科學任重道遠。（98年我才剛出生）特別引人關(guān)注的是繼美、英、德、日、法之后，中國是參與最