、新藥物的研制和新療法的探索帶來一場革命
。人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果的公布將對生命科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展起到重要的推動作用。隨著人類基因組研究工作的進(jìn)一步深入
，生命科學(xué)和生物技術(shù)將隨著新的世紀(jì)進(jìn)入新的紀(jì)元。
基因工程在20世紀(jì)取得了很大的進(jìn)展
，這至少有兩個有力的證明
。一是轉(zhuǎn)基因動植物，一是克隆技術(shù)
。轉(zhuǎn)基因動植物由于植入了新的基因
，使得動植物具有了原先沒有的全新的性狀，這引起了一場農(nóng)業(yè)革命
。如今
，轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用
，如抗蟲西紅柿、生長迅速的鯽魚等
。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的誕生
。這只叫“多利”母綿羊是第一只通過無性繁殖產(chǎn)生的哺乳動物，它完全秉承了給予它細(xì)胞核的那只母羊的遺傳基因
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！翱寺 币粫r間成為人們注目的焦點。盡管有著倫理和社會方面的憂慮
，但生物技術(shù)的巨大進(jìn)步使人類對未來的想象有了更廣闊的空間
。
基因工程大事記
1860至1870年 奧地利學(xué)者孟德爾根據(jù)豌豆雜交實驗提出遺傳因子概念，并總結(jié)出孟德爾遺傳定律
。
1909年 丹麥植物學(xué)家和遺傳學(xué)家約翰遜首次提出“基因”這一名詞
，用以表達(dá)孟德爾的遺傳因子概念。
1944年 3位美國科學(xué)家分離出細(xì)菌的DNA（脫氧核糖核酸）
，并發(fā)現(xiàn)DNA是攜帶生命遺傳物質(zhì)的分子
。
1953年 美國人沃森和英國人克里克通過實驗提出了DNA分子的雙螺旋模型。
1969年 科學(xué)家成功分離出第一個基因
。
1980年 科學(xué)家首次培育出世界第一個轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因小鼠
。
1983年 科學(xué)家首次培育出世界第一個轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因煙草。
1988年 K.Mullis發(fā)明了PCR技術(shù)
。
1990年10月 被譽(yù)為生命科學(xué)“阿波羅登月計劃”的國際人類基因組計劃啟動
。
1998年 一批科學(xué)家在美國羅克威爾組建塞萊拉遺傳公司，與國際人類基因組計劃展開競爭
。
1998年12月 一種小線蟲完整基因組序列的測定工作宣告完成
，這是科學(xué)家第一次繪出多細(xì)胞動物的基因組圖譜。
1999年9月 中國獲準(zhǔn)加入人類基因組計劃
，負(fù)責(zé)測定人類基因組全部序列的1%
。中國是繼美、英
、日
、德、法之后第6個國際人類基因組計劃參與國
，也是參與這一計劃的惟一發(fā)展中國家
。
1999年12月1日 國際人類基因組計劃聯(lián)合研究小組宣布，完整破譯出人體第22對染色體的遺傳密碼
，這是人類首次成功地完成人體染色體完整基因序列的測定
。
2000年4月6日 美國塞萊拉公司宣布破譯出一名實驗者的完整遺傳密碼，但遭到不少科學(xué)家的質(zhì)疑
。
2000年4月底 中國科學(xué)家按照國際人類基因組計劃的部署
，完成了1%人類基因組的工作框架圖
。
2000年5月8日 德、日等國科學(xué)家宣布
，已基本完成了人體第21對染色體的測序工作
。
2000年6月26日 科學(xué)家公布人類基因組工作草圖，標(biāo)志著人類在解讀自身“生命之書”的路上邁出了重要一步
。
2000年12月14日 美英等國科學(xué)家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜
，這是人類首次全部破譯出一種植物的基因序列。
2001年2月12日 中
、美
、日、德
、法
、英6國科學(xué)家和美國塞萊拉公司聯(lián)合公布人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果。
科學(xué)家首次公布人類基因組草圖“基因信息”
。
[編輯本段]基因研究 各國爭先恐后 基因時代的全球版圖
讓我們看一下在新世紀(jì)到來時
，世界各國的基因科學(xué)研究狀況。
英國：早在20世紀(jì)80年代中期
，英國就有了第一家生物科技企業(yè)
，是歐洲國家中發(fā)展最早的。如今它已擁有560家生物技術(shù)公司
，歐洲70家上市的生物技術(shù)公司中
，英國占了一半。
德國：德國政府認(rèn)識到
，生物科技將是保持德國未來經(jīng)濟(jì)競爭力的關(guān)鍵
，于是在1993年通過立法，簡化生物技術(shù)企業(yè)的審批手續(xù)
，并且撥款1.5億馬克
，成立了3個生物技術(shù)研究中心。此外
，政府還計劃在未來5年中斥資12億馬克
，用于人類基因組計劃的研究。1999年德國研究人員申請的生物技術(shù)專利已經(jīng)占到了歐洲的14%
。
法國：法國政府在過去10年中用于生物技術(shù)的資金已經(jīng)增加了10倍
，其中最典型的項目就是1998年在巴黎附近成立的號稱“基因谷”的科技園區(qū)，這里聚集著法國最有潛力的新興生物技術(shù)公司
。另外20個法國城市也準(zhǔn)備仿照“基因谷”建立自己的生物科技園區(qū)。
西班牙：馬爾制藥公司是該國生物科技企業(yè)的代表
，該公司專門從海洋生物中尋找抗癌物質(zhì)
。其中最具開發(fā)價值的是ET-743
，這是一種從加勒比海和地中海的海底噴出物中提取的紅色抗癌藥物。ET-743計劃于2002年在歐洲注冊生產(chǎn)
，將用于治療骨癌
、皮膚癌、卵巢癌
、乳腺癌等多種常見癌癥
。
印度：印度政府資助全國50多家研究中心來收集人類基因組數(shù)據(jù)。由于獨特的“種姓制度”和一些偏僻部落的內(nèi)部通婚習(xí)俗
，印度人口的基因庫是全世界保存得最完整的
，這對于科學(xué)家尋找遺傳疾病的病理和治療方法來說是個非常寶貴的資料庫。但印度的私營生物技術(shù)企業(yè)還處于起步階段
。
日本：日本政府已經(jīng)計劃將明年用于生物技術(shù)研究的經(jīng)費(fèi)增加23%
。一家私營企業(yè)還成立了“龍基因中心”，它將是亞洲最大的基因組研究機(jī)構(gòu)
。
新加坡：新加坡宣布了一項耗資6000萬美元的基因技術(shù)研究項目
，研究疾病如何對亞洲人和白種人產(chǎn)生不同影響。該計劃重點分析基因差異以及什么樣的治療方法對亞洲人管用
，以最終獲得用于確定和治療疾病的新知識
；并設(shè)立高技術(shù)公司來制造這一研究所衍生出的藥物和醫(yī)療產(chǎn)品。
中國：參與了人類基因組計劃
，測定了1%的序列
，這為21世紀(jì)的中國生物產(chǎn)業(yè)帶來了光明。這“1%項目”使中國走進(jìn)生物產(chǎn)業(yè)的國際先進(jìn)行列
，也使中國理所當(dāng)然地分享人類基因組計劃的全部成果
、資源與技術(shù)。
[編輯本段]基因工程與農(nóng)牧業(yè)
、食品工業(yè)
運(yùn)用基因工程技術(shù)
，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)
、抗性好的農(nóng)作物及畜
、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動
、植物
。
1.轉(zhuǎn)基因魚
生長快、耐不良環(huán)境
、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚（中國）
。
2.轉(zhuǎn)基因牛
乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛（阿根廷）。
3.轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒
4.轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄
5.轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯
6.不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆
7.超級動物
導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠
8.特殊動物
導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠
9.抗蟲棉
蘇云金芽胞桿菌可合成毒蛋白殺死棉鈴蟲，把這部分基因?qū)朊藁ǖ碾x體細(xì)胞中
，再組織培養(yǎng)就可獲得抗蟲棉
。
[編輯本段]基因工程與環(huán)境保護(hù)
基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染
。
利用基因工程培育的指示生物能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況
，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物
。
基因工程與環(huán)境污染治理
基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)
。
（通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物
。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞
、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)
。）
[編輯本段]基因治療可待 醫(yī)學(xué)革命到來
“基因”釋意 現(xiàn)在我們通用的“基因”一詞
，是由“gene”音譯而來的?div id="m50uktp" class="box-center"> ；蚓褪菦Q定一個生物物種的所有生命現(xiàn)象的最基本的因子
。科學(xué)家們認(rèn)為這個詞翻譯得不僅音順
，意義也貼切
，是科學(xué)名詞外語漢譯的典范?div id="m50uktp" class="box-center"> ；蜃鳛闄C(jī)體內(nèi)的遺傳單位
，不僅可以決定我們的相貌、高矮
，而且它的異常會不可避免地導(dǎo)致各種疾病的出現(xiàn)
。某些缺陷基因可能會遺傳給后代，有些則不能
?div id="m50uktp" class="box-center"> ；蛑委煹奶岢鲎畛跏轻槍位蛉毕莸倪z傳疾病，目的在于有一個正常的基因來代替缺陷基因或者來補(bǔ)救缺陷基因的致病因素
。
用基因治病是把功能基因?qū)氩∪梭w內(nèi)使之表達(dá)
，并因表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)發(fā)揮了功能使疾病得以治療?div id="m50uktp" class="box-center"> ；蛑委煹慕Y(jié)果就像給基因做了一次手術(shù)
，治病治根，所以有人又把它形容為“分子外科”
。
我們可以將基因治療分為性細(xì)胞基因和體細(xì)胞基因治療兩種類型
。性細(xì)胞基因治療是在患者的性細(xì)胞中進(jìn)行操作，使其后代從此再不會得這種遺傳疾病。體細(xì)胞基因治療是當(dāng)前基因治療研究的主流
。但其不足之處也很明顯
，它并沒前改變病人已有單個或多個基因缺陷的遺傳背景
，以致在其后代的子孫中必然還會有人要患這一疾病
。
無論哪一種基因治療，目前都處于初期的臨床試驗階段
，均沒有穩(wěn)定的療效和完全的安全性
，這是當(dāng)前基因治療的研究現(xiàn)狀。
可以說
，在沒有完全解釋人類基因組的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制
、充分了解基因調(diào)控機(jī)制和疾病的分子機(jī)理之前進(jìn)行基因治療是相當(dāng)危險的。增強(qiáng)基因治療的安全性
，提高臨床試驗的嚴(yán)密性及合理性尤為重要
。盡管基因治療仍有許多障礙有待克服
，但總的趨勢是令人鼓舞的。據(jù)統(tǒng)計
，截止1998年底，世界范圍內(nèi)已有373個臨床法案被實施
，累計3134人接受了基因轉(zhuǎn)移試驗
，充分顯示了其巨大的開發(fā)潛力及應(yīng)用前景。正如基因治療的奠基者們當(dāng)初所預(yù)言的那樣
，基因治療的出現(xiàn)將推動新世紀(jì)醫(yī)學(xué)的革命性變化
。
[編輯本段]基因工程將使傳統(tǒng)中藥進(jìn)入新時代
5月13日 13日參加“中藥與天然藥物”國際研討會的中國專家認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因藥用植物或器官研究
、有效次生代謝途徑關(guān)鍵酶基因的克隆研究
、中藥DNA分子標(biāo)記以及中藥基因芯片的研究等，已成為當(dāng)今中藥研究的熱點
，并將使傳統(tǒng)中藥進(jìn)入一個嶄新的時代
。
據(jù)北京大學(xué)天然藥物及仿生學(xué)藥物國家重點實驗室副主任果德安介紹，轉(zhuǎn)基因藥用植物或器官和組織研究是中國近幾年中藥生物技術(shù)比較活躍的領(lǐng)域之一
。
在轉(zhuǎn)基因藥用植物的研究方面
，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所分別通過發(fā)根農(nóng)桿菌和根癌農(nóng)桿菌誘導(dǎo)丹參形成毛狀根和冠癭瘤進(jìn)而再分化形成植株，他們將其與栽培的丹參作了形態(tài)和化學(xué)成分比較研究
，結(jié)果發(fā)現(xiàn)毛狀根再生的植株葉片皺縮
、節(jié)間縮短、植株矮化
、須根發(fā)達(dá)等
；而冠癭組織再生的植株株形高大、根系發(fā)達(dá)、產(chǎn)量高
，丹參酮的含量高于對照
，這對丹參的良種繁育，提高藥材質(zhì)量具有重要意義
。
果德安說
，研究中藥化學(xué)成分的生物合成途徑，不僅可以有助于這些化學(xué)成分的仿生合成
，而且還可以人為地對這些化學(xué)成分的合成進(jìn)行生物調(diào)控
，有利于定向合成所需要的化學(xué)成分。國內(nèi)有關(guān)這方面的研究已經(jīng)開始起步
。
據(jù)了解
，中國在中藥研究中生物技術(shù)應(yīng)用方面的研究已經(jīng)漸漸興起，有些方面如藥用植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)
，已積累了二三十年的經(jīng)驗
，理論和技術(shù)都相當(dāng)成熟，而且在全國范圍內(nèi)已形成了一定的規(guī)模
。其中
，中藥材細(xì)胞工程研究正處于鼎盛時期。
果德安介紹說
，面對許多野生植物瀕于滅絕
，一些特殊環(huán)境下的植物引種困難等問題，中國科學(xué)工作者開始探索通過高等植物細(xì)胞
、器官等的大量培養(yǎng)生產(chǎn)有用的次生代謝物
。研究內(nèi)容包括通過高產(chǎn)組織或細(xì)胞系的篩選與培養(yǎng)條件的優(yōu)化和通過對次生代謝產(chǎn)物生物合成途徑的調(diào)控等，達(dá)到降低成本及提高次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的目的
。
此外
，近來利用植物懸浮培養(yǎng)細(xì)胞或不定根、發(fā)狀根對外源化學(xué)成分進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的研究也在悄然興起
，并已取得了一定的進(jìn)展
。
不僅如此，科學(xué)工作者更加重視對次生代謝產(chǎn)物生物合成途徑調(diào)控的研究
。這些研究都取得了令人興奮的成果
，說明中國的藥用植物的細(xì)胞培養(yǎng)已進(jìn)入一個嶄新的時代。
。
目前人類對人類基因的了解達(dá)到什么程度了?
2月12日
，中、美
、日
、德
、法、英等6國科學(xué)家和美國塞萊拉公司聯(lián)合公布了人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果
，受到廣泛關(guān)注
。帶著讀者關(guān)心的問題，記者電話采訪了多年從事人類基因應(yīng)用研究的余國良博士
。
人類基因圖譜更清晰
、更準(zhǔn)確
記者：2000年6月26日，國際人類基因組計劃與塞萊拉公司聯(lián)合發(fā)布“人類基因組工作草圖”
。今年2月12日兩大科研小組聯(lián)合發(fā)布人類基因組圖譜及“基本信息”
。這兩次人類基因組研究發(fā)布到底有什么不同？
余博士：正如媒體報道的那樣
，目前得出的有關(guān)人類基因組研究結(jié)論要比去年“更加準(zhǔn)確、清晰
、完整”
。人類有23對染色體，可以理解為每一條染色體就是一條不間斷的長鏈
，人類共有46條這樣的長鏈
。去年6月26日宣布的人類基因工作草圖所反映的是幾萬條片段鏈的情況，需要進(jìn)行進(jìn)一步“拼接”
；而現(xiàn)在“人類基因圖譜”則反映的是幾千條片段鏈的情形
。到人類真正完成基因組圖，應(yīng)該是46條完整的長鏈
。也就是說
，科學(xué)家們離最終目標(biāo)———真實反映人類基因組情況越來越近了。
人類基因組研究的驚人發(fā)現(xiàn)
記者：塞萊拉公司在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的論文
，從7個方面詳細(xì)地介紹了他們的科研情況
，并得出5項研究結(jié)論。加上目前媒體公布的有關(guān)人類基因組研究細(xì)節(jié)
，你認(rèn)為這次科研成果公布中有哪些主要的發(fā)現(xiàn)
？這些發(fā)現(xiàn)意味著什么？
余博士：從塞萊拉公司的研究報告看
，有這樣幾個主要發(fā)現(xiàn)：第一
，人類遺傳基因數(shù)量比原先估計的少很多。目前研究表明
，人類基因組中約有3萬至4萬個蛋白編碼基因
，僅僅是果蠅基因數(shù)目的兩倍，但人的性狀要比果蠅復(fù)雜得多
。塞萊拉公司的首席執(zhí)行官文特爾說
，這表明人類并不是完全由編碼蛋白質(zhì)基因所控制
，基因組的環(huán)境因素在人類生長和發(fā)育中也發(fā)揮著重要作用。第二
，人類基因組中
，基因分布不均勻，部分區(qū)域基因密集
，部分區(qū)域則基因“貧瘠”
。第三，35．3％的基因包含重復(fù)的序列
。這說明那些原來被認(rèn)為是“垃圾”的DNA也起重要作用
，應(yīng)該被進(jìn)一步研究。第四
，人類99．9％的基因密碼是相同的
，而差異不到0．1％。這些差異是由“單一核苷酸多樣性”（SNP）產(chǎn)生的
，它構(gòu)成了不同個體的遺傳基礎(chǔ)
，個體的多樣性被認(rèn)為是產(chǎn)生遺傳疾病的原因。
基因數(shù)是3萬
、4萬還是10萬
記者：關(guān)于人類基因數(shù)量
，國際人類基因組科研小組發(fā)表在《自然》雜志的結(jié)論與塞萊拉公司發(fā)表在《科學(xué)》雜志的結(jié)論并不相同。塞萊拉公司認(rèn)為
，人類有2．6萬至3．8萬個基因
；國際科研小組則說，人類有3萬至4萬個基因
。這是為什么
？這是不是推翻了以前的“人類有10萬個基因”的說法？
余博士：你談的問題有兩個主要原因
。首先
，兩家科研小組采用不同的基因組測序與分析方法。塞萊拉公司采用“霰彈法”作為其核心分析方法
，從5個人身上提取基因信息
，先把人類基因組隨機(jī)分成一定長度（以堿基對數(shù)量分）的片段，讓計算機(jī)讀取這些基因片段的堿基對排序
，然后再將這些小片段“拼回去”來驗證
。他們將整個基因組的序列檢測了8次。而國際科研小組則采用“區(qū)域克隆法”進(jìn)行人類基因組的測序
，分析了10個人的基因信息
。“區(qū)域克隆法”是對特定染色體按一定程度逐步細(xì)分成小段基因片段
，供計算機(jī)讀取其中堿基對的排序
，然后以特定邏輯方式組裝回去
。這兩種方式得到的DNA序列結(jié)果應(yīng)該是一致的。第二
，關(guān)于人類基因組所含基因數(shù)目的差別
，由于目前計算機(jī)預(yù)測編碼蛋白質(zhì)基因的準(zhǔn)確率只有60％至70％，此外
，各科研小組對測序等問題的理解有所不同等因素
，造成了研究結(jié)果的差異。
但是需要指出的是
，公私兩家機(jī)構(gòu)公布的數(shù)據(jù)都在誤差范圍內(nèi)
，均有極高的科學(xué)價值。脫氧核糖核酸（DNA）是遺傳物質(zhì)
，它通過核糖核酸（RNA）傳遞遺傳信息
，RNA是以DNA一條鏈為模板“轉(zhuǎn)錄”合成而來。據(jù)估計
，98％的DNA起結(jié)構(gòu)上的調(diào)控作用
，只有2％的DNA帶有制造蛋白質(zhì)的指令。現(xiàn)在兩大科研小組的數(shù)據(jù)是從DNA水平上得出的
；而“人類有10萬多個基因”則是從RNA水平上得出的結(jié)論。所以
，這些數(shù)據(jù)不能推翻“人類有10萬個基因”的說法
。
基因圖譜有助于進(jìn)一步破譯蛋白質(zhì)
記者：人類基因組研究的最終目的是使基因技術(shù)造福人類，特別是改善人類醫(yī)療衛(wèi)生水平
。這次研究成果對下一步人類基因研究有何幫助
？全球科學(xué)家如何使用人類基因信息成果？
余博士：兩大科研小組目前最重要的成就是對人類基因的面貌有了更深入的了解
，是認(rèn)識過程的提高
。基因是控制人類等生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能單位和結(jié)構(gòu)單位
，是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段
。每個DNA分子含有很多基因，每個基因都是一種或幾種蛋白質(zhì)和化合物的“藍(lán)圖”
據(jù)庫包含全球基因.png)
