我國(guó)首臺(tái)用于基因治療的生物計(jì)算機(jī)問(wèn)世

上海交通大學(xué)生命科學(xué)研究中心和中科院上海生命科學(xué)院營(yíng)養(yǎng)科學(xué)研究所經(jīng)過(guò)兩年多協(xié)作攻關(guān)，最近已在試管中完成了DNA計(jì)算機(jī)的雛形研制工作，在實(shí)驗(yàn)上把自動(dòng)機(jī)與表面DNA計(jì)算結(jié)合到了一起。這在中國(guó)屬首次，相關(guān)論文已發(fā)表在中國(guó)《科學(xué)通報(bào)》49卷第1期的英文版上。

近幾年來(lái)，利用遺傳物質(zhì)DNA分子中蘊(yùn)含的計(jì)算能力，開(kāi)發(fā)具有強(qiáng)大功能的DNA計(jì)算機(jī)，成為計(jì)算機(jī)科學(xué)家和生物學(xué)家的夢(mèng)想。上海交通大學(xué)生命科學(xué)研究中心主任賀林教授說(shuō)：“在不久的將來(lái)，DNA計(jì)算機(jī)可被用來(lái)開(kāi)發(fā)新一代的基因分型技術(shù)，處理基因組的信息，或用注入到人體內(nèi)的DNA計(jì)算機(jī)進(jìn)行基因治療。如果DNA代表生命科學(xué)，計(jì)算機(jī)代表信息科學(xué)，DNA計(jì)算機(jī)這個(gè)典型的交叉課題或許是后基因組時(shí)代生命學(xué)科與信息學(xué)科大融合、大碰撞的一個(gè)縮影?！?/p>

我國(guó)首臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)天河一號(hào)在哪一年首次奪得top50

2010年。
我國(guó)首臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)天河一號(hào)是于2010年11月在美國(guó)的國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)會(huì)議上奪得了Top500榜單的冠軍。
天河一號(hào)服務(wù)領(lǐng)域廣泛。在高端裝備領(lǐng)域，支撐海洋裝備、無(wú)人機(jī)等進(jìn)行數(shù)值模擬。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，支撐胰島素等自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)新藥的研發(fā)并獲得重大突破。在新材料研發(fā)領(lǐng)域，支持200多個(gè)新材料科研團(tuán)隊(duì)在納米、儲(chǔ)能、超導(dǎo)等領(lǐng)域展開(kāi)計(jì)算模擬研究。

親~在線(xiàn)跪求生命科學(xué)研究在現(xiàn)代人類(lèi)社會(huì)發(fā)展中有哪些應(yīng)用，要理論聯(lián)系實(shí)際的，字?jǐn)?shù)在600字左右。。跪求~！

基本概述
生命科學(xué)是系統(tǒng)地闡述與生命特性有關(guān)的重大課題的科學(xué)。支配著無(wú)生命世界的物理和化學(xué)定律同樣也適用于生命世界，無(wú)須賦予生活物質(zhì)一種神秘的活力。對(duì)于生命科學(xué)的深入了解，無(wú)疑也能促進(jìn)物理、化學(xué)等人類(lèi)其它知識(shí)領(lǐng)域的發(fā)展。比如生命科學(xué)中一個(gè)世紀(jì)性的難題是“智力從何而來(lái)？”我們對(duì)單一神經(jīng)元的活動(dòng)了如指掌，但對(duì)數(shù)以百億計(jì)的神經(jīng)元組合成大腦后如何產(chǎn)生出智力卻一無(wú)所知?？梢哉f(shuō)對(duì)人類(lèi)智力的最大挑戰(zhàn)就是如何解釋智力本身。對(duì)這一問(wèn)題的逐步深入破解也將會(huì)相應(yīng)地改變?nèi)祟?lèi)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。生命科學(xué)研究不但依賴(lài)物理、化學(xué)知識(shí)，也依靠后者提供的儀器，如光學(xué)和電子顯微鏡、蛋白質(zhì)電泳儀、超速離心機(jī)、X-射線(xiàn)儀、核磁共振分光計(jì)、正電子發(fā)射斷層掃描儀等等，舉不勝舉。生命科學(xué)學(xué)家也是由各個(gè)學(xué)科匯聚而來(lái)。學(xué)科間的交叉滲透造成了許多前景無(wú)限的生長(zhǎng)點(diǎn)與新興學(xué)科。也是目前2011年很受歡迎的一種專(zhuān)業(yè)..
編輯本段主要課題
主要課題
生命科學(xué)研究或正在研究著的主要課題是：生物物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是什么？這些化學(xué)物質(zhì)在體內(nèi)是如何互轉(zhuǎn)化并表現(xiàn)出生命特征的？生物大分子的組成和結(jié)構(gòu)是怎樣的？細(xì)胞是怎樣工作的？形形色色的細(xì)胞怎樣完成多種多樣的功能？基因作為遺傳物質(zhì)是怎樣起作用的？什么機(jī)制促使細(xì)胞復(fù)制？一個(gè)受精卵細(xì)胞怎樣在發(fā)育成由許多極其不同類(lèi)型的細(xì)胞構(gòu)成的高度分化的多細(xì)胞生物的奇異過(guò)程中使用其遺傳信息？多種類(lèi)型細(xì)胞是怎樣結(jié)合起來(lái)形成器官和組織？物種是怎樣形成的？什么因素引起進(jìn)化？人類(lèi)現(xiàn)在仍在進(jìn)化嗎？在一特定的生態(tài)小生境中物種之間的關(guān)系怎樣？何種因素支配著此一生境中每一物種的數(shù)量？動(dòng)物行為的生理學(xué)基礎(chǔ)是什么？記憶是怎樣形成的？記憶存貯在什么地方？哪些因素能夠影響學(xué)習(xí)和記憶？智力由何而來(lái)？除了在地球上，宇宙空間還有其它有智慧的生物嗎？生命是怎樣起源的？等等。
主要學(xué)習(xí)內(nèi)容
生命科學(xué)概論這門(mén)課程主要學(xué)：生命科學(xué)的概念與研究?jī)?nèi)容、生命科學(xué)研究簡(jiǎn)史、生命科學(xué)研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)、生命倫理學(xué))、生命科學(xué)基礎(chǔ)(生命的物質(zhì)基礎(chǔ)、生命的基本現(xiàn)象、生物的遺傳與變異、生命的起源與進(jìn)化、生物的多樣性、生物與環(huán)境)和現(xiàn)代生命科學(xué)(生命科學(xué)與現(xiàn)代生物技術(shù)、生命科學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)、生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)與生物能源、生命科學(xué)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)與藥物的研究與開(kāi)發(fā)、生命科學(xué)與海洋生物資源、生命科學(xué)與軍事生物技術(shù)、生物信息學(xué)與生物芯片、生命組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)
編輯本段顯著特點(diǎn)
當(dāng)代生命科學(xué)的顯著特點(diǎn)是：分子生物學(xué)的突破性成果，成為生命科學(xué)的生長(zhǎng)點(diǎn)，使生命科學(xué)在自然科學(xué)中的位置起了革命性的變化。20世紀(jì)50年代，遺傳物質(zhì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，開(kāi)創(chuàng)了從分子水平研究生命活動(dòng)的新紀(jì)元。此后，遺傳信息由DNA通過(guò)RNA傳向蛋白質(zhì)這一“中心法則”的確立以及遺傳密碼的破譯，為基因工程的誕生提供了理論基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)的人工合成，使人們認(rèn)清了生命現(xiàn)象并不神秘。這些重大的研究成果，闡明了核酸和蛋白質(zhì)是生命的最基本物質(zhì)，生命活動(dòng)是在酶的催化作用下進(jìn)行的。絕大部分的酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)調(diào)節(jié)控制的主要承擔(dān)者。從而揭示了蛋白質(zhì)、酶、核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能和相互關(guān)系，為研究生命現(xiàn)象的本質(zhì)和活動(dòng)規(guī)律奠定了理論基礎(chǔ)。
編輯本段鑒定技術(shù)
生命科學(xué)中的親子鑒定技術(shù) 通過(guò)遺傳標(biāo)記的檢驗(yàn)與分析來(lái)判斷父母與子女是否親生關(guān)系，稱(chēng)之為親子試驗(yàn)或親子鑒定。DNA是人體遺傳的基本載體，人類(lèi)的染色體是由DNA構(gòu)成的，每個(gè)人體細(xì)胞有23對(duì)（46條）成對(duì)的染色體，其分別來(lái)自父親和母親。夫妻之間各自提供的23條染色體，在受精后相互配對(duì)，構(gòu)成了23對(duì)（46條）孩子的染色體。如此循環(huán)往復(fù)構(gòu)成生命的延續(xù)。
編輯本段基因檢測(cè)
生命科學(xué)中的基因檢測(cè)
基因來(lái)自父母，幾乎一生不變，但由于基因的缺陷，對(duì)一些人來(lái)說(shuō)天生就容易患上某些疾病，也就是說(shuō)人類(lèi)DNA
人體內(nèi)一些基因型的存在會(huì)增加患某種疾病的風(fēng)險(xiǎn)，這種基因就叫疾病易感基因。 只要知道了人體內(nèi)有哪些疾病的易感基因，就可以推斷出人們?nèi)菀谆忌夏囊环矫娴募膊?。然而，我們?nèi)绾尾拍苤雷约河心男┘膊〉囊赘谢蚰?？這就需要進(jìn)行基因的檢測(cè)。
如何進(jìn)行
基因檢測(cè)是如何進(jìn)行的呢？用專(zhuān)用采樣棒從被測(cè)者的口腔黏膜上刮取脫落細(xì)胞，通過(guò)先進(jìn)的儀器設(shè)備，科研人員就可以從這些脫落細(xì)胞中得到被測(cè)者的DNA樣本，對(duì)這些樣本進(jìn)行DNA測(cè)序和SNP單核苷酸多態(tài)性檢測(cè)，就會(huì)清楚的知道被測(cè)者的基因排序和其他人有哪些不同，經(jīng)過(guò)與已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的諸多種類(lèi)疾病的基因樣本進(jìn)行比對(duì)，就可以找到被測(cè)者的DNA中存在哪些疾病的易感基因。 基因檢測(cè)不等于醫(yī)學(xué)上的醫(yī)學(xué)疾病診斷，基因檢測(cè)結(jié)果能告訴你有多高的風(fēng)險(xiǎn)患上某種疾病，但并不是說(shuō)您已經(jīng)患上某種疾病，或者說(shuō)將來(lái)一定會(huì)患上這種疾病。
基因檢測(cè)作用
通過(guò)基因檢測(cè)，可向人們提供個(gè)性化健康指導(dǎo)服務(wù)、個(gè)性化用藥指導(dǎo)服務(wù)和個(gè)性化體檢指導(dǎo)服務(wù)。就可以在疾病發(fā)生之前的幾年、甚至幾十年進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)防，而不是盲目的保健；人們可以通過(guò)調(diào)整膳食營(yíng)養(yǎng)、改變生活方式、增加體檢頻度、接受早期診治等多種方法，有效地規(guī)避疾病發(fā)生的環(huán)境因素。 基因檢測(cè)不僅能提前告訴我們有多高的患病風(fēng)險(xiǎn)，而且還可能明確地指導(dǎo)我們正確地用藥，避免藥物對(duì)我們的傷害。將會(huì)改變傳統(tǒng)被動(dòng)醫(yī)療中的亂用藥、無(wú)效用藥和有害用藥以及盲目保健的局面。
編輯本段發(fā)展展望
生命科學(xué)發(fā)展與展望 中國(guó)工程院院士 巴德年巴德年
這個(gè)世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，作為醫(yī)學(xué)，長(zhǎng)期以來(lái)的任務(wù)是防病治病?？墒?，從現(xiàn)在開(kāi)始，醫(yī)學(xué)的任務(wù)將主要是維護(hù)和增強(qiáng)人們的健康，提高人們的生活質(zhì)量。在這個(gè)范圍內(nèi)，過(guò)去醫(yī)學(xué)所面臨的是病人，現(xiàn)在醫(yī)學(xué)將面對(duì)的是整個(gè)人群，以前的醫(yī)學(xué)都在醫(yī)院里，而現(xiàn)在在歐洲、北美，有半數(shù)的醫(yī)生已經(jīng)離開(kāi)了醫(yī)院，他們?cè)谏鐓^(qū)，和老百姓生活在一起，指導(dǎo)老百姓的保健、醫(yī)療，更重要的是在指導(dǎo)那里的人們?nèi)绾握_的生活。我們國(guó)家當(dāng)今還有97%的醫(yī)生在醫(yī)院里。隨著時(shí)代的發(fā)展，醫(yī)生將也要逐漸走向社會(huì)，走入人群。從這個(gè)意義上講，中國(guó)的醫(yī)生資源配置，也必然要發(fā)生變化?，F(xiàn)在中國(guó)還沒(méi)有一個(gè)概念，就是通往急診室的快速、綠色通道。建設(shè)急診快速、綠色的通道是完全必要的。方便就醫(yī)的觀念就是未來(lái)的方向。 很多國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始了《腦死亡法》的執(zhí)行，腦死亡以后，器官組織、細(xì)胞，由于有循環(huán)的支持還在活著。如果這位死人生前有很好的風(fēng)格，提出把臟器獻(xiàn)給其他人，就可以做腎臟、肝臟的移植。 人類(lèi)基因組基本完成以后，對(duì)醫(yī)學(xué)的影響很大，還將發(fā)生更深刻的影響。很多基因疾病，也可以通過(guò)生活改善、環(huán)境改善來(lái)防治。現(xiàn)在一提藥就是化合物，不久的將來(lái)，藥品不僅是化合物，蛋白質(zhì)可以是藥，基因可以是藥，細(xì)胞可以是藥，甚至某些組織和器官也可以是藥。正因?yàn)檫@樣，以后的藥審，首先審查的不再是藥理、毒理、臨床，而首先是倫理，進(jìn)行所有一切之前先要有倫理審查。為什么講這個(gè)？因?yàn)椋蛞兂伤幬?，或者將?lái)組織器官一旦成為藥物，首先是允許不允許。 回顧20世紀(jì)下半葉生命科學(xué)的重大突破，可以展望21世紀(jì)生命科學(xué)作為先導(dǎo)學(xué)科的前景。 50年代：1953年4月，《Nature》 發(fā)表了美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)物理學(xué)家克里克共同研究的成果－ DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。此模型的建立，是分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志，打開(kāi)了“生命之謎”的大門(mén)，改變了生物學(xué)在整個(gè)科學(xué)中的地位，同時(shí)還給技術(shù)科學(xué)和社會(huì)科學(xué)帶來(lái)了巨大的影響和沖擊，因此，被稱(chēng)之為是“生物學(xué)的革命”。1953年NATURE
60年代：1965年9月15日?qǐng)?bào)道， 我國(guó)首次用人工方法合成具有生物活性的牛胰島素獲得成功。這是在控索生命起源過(guò)程中的一次突破。它突破了一般有機(jī)物分子與生物大分子的界限，帶來(lái)了人工合成生命的曙光；它更有力地打破了生命神秘論，揭示了生命與非生命物質(zhì)的統(tǒng)一性。人工合成牛胰島素
70年代：70年代初，隨著限制性?xún)?nèi)切酶的發(fā)展和DNA分子雜交技術(shù)的建立，分子生物學(xué)進(jìn)入了技術(shù)化時(shí)代，基因工種學(xué)也有所發(fā)展，出現(xiàn)了基因重組技術(shù)，從而開(kāi)創(chuàng)了基因工程這一生物技術(shù)的新領(lǐng)域。在這個(gè)基礎(chǔ)上，現(xiàn)代生物技術(shù)逐漸興起，特別是近十多年來(lái)發(fā)展很快，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。 80年代：PCR技術(shù)發(fā)明，美國(guó)加州Cetus生物技術(shù)公司的史密斯發(fā)現(xiàn)在克隆過(guò)程中，不用細(xì)菌來(lái)復(fù)制經(jīng)篩選的DNA，而用DNA多聚酶來(lái)進(jìn)行復(fù)制，因?yàn)榧?xì)菌本身也用它來(lái)復(fù)制DNA。他發(fā)明的這種方法叫多聚酶鏈反應(yīng)，簡(jiǎn)稱(chēng)PCR。用這種方法可以擴(kuò)增試管中的任何特異性DNA序列。 90年代：克隆動(dòng)物掀起熱潮。 在胚胎學(xué)上，克隆是指通過(guò)無(wú)性繁殖的手段，從一個(gè)細(xì)胞獲得遺傳上相同的細(xì)胞群或個(gè)體群，這些細(xì)胞叫克隆細(xì)胞，個(gè)體群稱(chēng)為克隆動(dòng)物。直到本世紀(jì)末，人們才有足夠的知識(shí)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能把某一成年動(dòng)物的個(gè)體細(xì)胞移入一個(gè)去除遺傳物質(zhì)的成熟卵母細(xì)胞，然后移入另一只成年動(dòng)物體內(nèi)，讓它生長(zhǎng)發(fā)育，最終產(chǎn)生具有與體細(xì)胞相同的基因的幼體－克隆動(dòng)物。 Wilmut I et al 在《Nature》1997，385:810～813報(bào)道，用3種新的細(xì)胞群細(xì)胞作為供體細(xì)胞，進(jìn)行細(xì)胞核移植，獲得了活的綿羊。世界上第一只克隆羊
這3種細(xì)胞是從第9天胚胎的胚盤(pán)細(xì)胞，第26天胎兒的成纖維細(xì)胞和6歲成年綿羊妊娠后3個(gè)月的乳腺上皮細(xì)胞經(jīng)體外培養(yǎng)獲得的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，3種不同源細(xì)胞的核移植，分別得4只、3只和1只羔羊。體細(xì)胞作為供體細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞核移植的成功，無(wú)疑是20世紀(jì)生物學(xué)突破性成就之一。其技術(shù)難度大，涉及領(lǐng)域較廣，需要多種實(shí)驗(yàn)程序，但由于它具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，因而一直吸引著眾多的科學(xué)家執(zhí)著地去探索。 1997年是克隆年。2月24日，英國(guó)羅斯林研究所與PPL生物技術(shù)公司宣布，他們利用一只6歲母羊的體細(xì)胞于1996年7月成功地繁殖出了一只小母羊多莉。當(dāng)即被譽(yù)為本世紀(jì)最重大，同時(shí)也最有爭(zhēng)議性的科技突破之一。許多國(guó)家都將其評(píng)為1997年最突出、最重大的科技成就，如德國(guó)《焦點(diǎn)》新聞周刊與美國(guó)《Science》周刊評(píng)出的1997年10大科技成就，多莉均榜上有名。美國(guó)《大眾科學(xué)》評(píng)出100 項(xiàng)科技成就中，多莉名列榜首。 3月2日，美國(guó)宣布利用不同的胚胎細(xì)胞于1996年8 月成功地復(fù)制出了兩只基因各異的猴子。3月羅斯林研究所又發(fā)布消息， 他們正利用死牛的細(xì)胞進(jìn)行無(wú)性繁殖試驗(yàn)。這是世界上首次利用已死亡動(dòng)物進(jìn)行克隆試驗(yàn)。如果這項(xiàng)試驗(yàn)獲得成功，克隆死去的人是否將成為可能？7月24日，他們又宣布于1997年7月繁殖出世界上第一批無(wú)性繁殖的轉(zhuǎn)基因羊。其中7月9日出生的小母羊波莉已被確認(rèn)含有植入的人類(lèi)基因。標(biāo)志著朝著大規(guī)模為人類(lèi)服務(wù)階段邁了一步。8月6日，美國(guó)威斯康星州一家生物技術(shù)公司宣布于6個(gè)月之前克隆出一只毛色黑白相間、名為“基因”的小公牛，可用來(lái)大批復(fù)制繁殖出多奶、多產(chǎn)肉的優(yōu)質(zhì)牛。10月中旬, 英國(guó)巴斯理工大學(xué)宣布培育出無(wú)頭青蛙胚胎。這種技術(shù)改良后，有可能利用人體組織培養(yǎng)出人體無(wú)頭胚胎，待其發(fā)育成熟后，從中取下相應(yīng)器官進(jìn)行人體器官移植，解決了全球移植供體短缺問(wèn)題。日本、法國(guó)、巴西、韓國(guó)等國(guó)也紛紛開(kāi)始動(dòng)物無(wú)性繁殖技術(shù)研究。德國(guó)科學(xué)家1997年初宣布培育出轉(zhuǎn)基因羊，其奶液中含有人體所需的血凝蛋白。俄羅斯則培育出一只轉(zhuǎn)基因綿羊，可用來(lái)制作奶酪，還可用來(lái)提煉藥品?？寺〖夹g(shù)的突破是一項(xiàng)偉大的科學(xué)成就。該技術(shù)施用于組織、植物和動(dòng)物，已導(dǎo)致癌證、糖尿病和惡性纖維化等疾病新療法的成功開(kāi)發(fā)；將來(lái)可用來(lái)為事故中受傷者制造代用皮膚、軟骨或骨組織，以及為治療脊髓受傷而制造神經(jīng)組織。開(kāi)發(fā)前景廣闊。 美國(guó)芝加哥科學(xué)家理查德·席德于 12月5日一次生育技術(shù)研討會(huì)上，談到計(jì)劃借用多莉的技術(shù)，利用一些顯微操作器械將取自某位婦女卵子中的DNA 剔除出去，代之以將要克隆的那個(gè)人的DNA，一旦受精，這個(gè)受精卵就會(huì)分裂為50～100個(gè)細(xì)胞，此時(shí)形成的胚胎就可以移植到體內(nèi)，一個(gè)嬰兒克隆體就會(huì)在9個(gè)月之后出生，并且，他打算將生產(chǎn)過(guò)程企業(yè)化，最終目的是在美國(guó)設(shè)10～20個(gè)復(fù)制診所,另在海外設(shè)5～6個(gè)同類(lèi)型診所。全世界每年克隆20萬(wàn)人，受到各國(guó)政府及科學(xué)家的譴責(zé)、 反對(duì)、禁止。 2月23日羅斯林研究所和英國(guó)PPL醫(yī)療公司宣布，該公司又克隆出一頭牛犢，名叫“杰弗遜先生”，用的是細(xì)胞核移植技術(shù)，但用的是胚胎細(xì)胞，故與多莉不同。 20多年來(lái)，生物技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化學(xué)、環(huán)境保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但迄今為止，生物技術(shù)最突出的成就是在醫(yī)學(xué)方面。由于基因工程師已經(jīng)掌握了基因剪切、拼接和重組技術(shù)，因此可以在生物體內(nèi)取出無(wú)用基因，加入有用基因。生產(chǎn)出新的藥物，創(chuàng)造出新的診斷、治療方法，例如1962年以前，用于治療糖尿病的胰島素，只能從豬或牛的胰臟中提取。1978年，利用基因工程技術(shù)人工合成胰島素取得成功，此后不久，科學(xué)家已能夠用經(jīng)過(guò)基因轉(zhuǎn)移的微生物，批量生產(chǎn)純凈的人工胰島素；用于治療侏儒癥的人體生長(zhǎng)激素于1979年研制成功，1983年應(yīng)用于臨床。1986年，在美國(guó)和歐洲，基因工程干擾素先后投放市場(chǎng)；此后，促紅細(xì)胞生長(zhǎng)素、乙肝疫苗等一大批基因工程藥物相繼投放市場(chǎng)?，F(xiàn)今世界已有50多種生物技術(shù)新型藥物和疫苗投放市場(chǎng)。我國(guó)已有自行研制的15種投放市場(chǎng)。80年代末，我國(guó)也研制成功了基因工程干擾素，并用于臨床和實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化?？茖W(xué)家認(rèn)為，基因工程師在今后幾年內(nèi)，將有可能研制出治療免疫系統(tǒng)疾病、心血管疾病和癌癥等頑疾的基因工程藥物。利用生物技術(shù)開(kāi)發(fā)出的新療法也日益增多，在治療遺傳性疾病和免疫系統(tǒng)疾病方面，尤為突出，例如，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的科學(xué)家用基因療法治療一名腺苷脫氨酶缺乏癥的患兒。他們將能分泌腺苷脫氨酶的健康基因注入患兒體內(nèi)，患兒免疫系統(tǒng)缺陷得到修復(fù)，功能恢復(fù)正常。我國(guó)復(fù)旦大學(xué)遺傳研究所與長(zhǎng)海醫(yī)院合作，采用反轉(zhuǎn)錄病毒基因轉(zhuǎn)移技術(shù)，治療兩例血友病患者，取得了顯著療效，長(zhǎng)期依靠輸血維持生命的患者，關(guān)節(jié)出血、肌肉萎縮等癥狀大為改善，體內(nèi)凝血因子濃度成倍上升，凝血活性大大提高，已持續(xù)18個(gè)月未進(jìn)行輸血治療。這是迄今世界上治療血友病療效最好的一例。1990年國(guó)際上正式將基因療法用于臨床。經(jīng)衛(wèi)生部批準(zhǔn)，上海復(fù)旦大學(xué)遺傳研究所與長(zhǎng)海醫(yī)院的基因治療血友病技術(shù)，已正式應(yīng)用于臨床，成為我國(guó)第一例獲國(guó)家批準(zhǔn)的基因治療技術(shù)。迄今，在臨床實(shí)踐中應(yīng)用生物技術(shù)開(kāi)發(fā)的診斷、檢測(cè)裝置已有數(shù)百種，其中最重要的是血液產(chǎn)品篩選試驗(yàn)裝置，這種裝置可以保證血液制品不被艾滋病毒、乙型和丙型肝炎病毒所污染。 生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和食品工業(yè)中的應(yīng)用也引人注目。1994年5月18 日，美國(guó)聯(lián)邦食品和藥物管理局正式批準(zhǔn)應(yīng)用基因工程培育的西紅柿上市銷(xiāo)售。加州基因公司投資2000萬(wàn)美無(wú)，耗時(shí)8年培育成功的這種轉(zhuǎn)基因西紅柿，不易腐爛，耐貯存和運(yùn)輸，可以在充分成熟后再進(jìn)行采摘，所以味道特別鮮美。日本培育成功的轉(zhuǎn)基因西紅柿也已在筑波市種植?？共∠x(chóng)害馬鈴薯已在墨西哥培育成功，去年開(kāi)始，墨西哥政府已向農(nóng)民供應(yīng)這種轉(zhuǎn)基因馬鈴薯種苗，這樣，每年約可避免60%～10% 的損失。不怕除草劑的轉(zhuǎn)基因棉花、專(zhuān)供織牛仔布的藍(lán)色棉花、具有殺蟲(chóng)能力的轉(zhuǎn)基因煙草均已培育成功。最近我國(guó)科學(xué)家利用低能離子束技術(shù)培育出世界首例轉(zhuǎn)基因水稻，利用基因重組技術(shù)培育出花期長(zhǎng)，能改變花色的牽牛花，表明我國(guó)植物基因工程已縮小了與世界水平的差距。在動(dòng)物基因工程方面也碩果累累。進(jìn)入90年代以來(lái)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物－牛、羊、豬、雞等相繼培育成功。歐洲萊夫德生物工程公司不久前培育了一頭帶人類(lèi)基因的奶牛，它的雌性后代能產(chǎn)含有鐵乳酸的奶，這種牛奶像人的母乳那樣，能促進(jìn)兒童吸收鐵元素。1992年，英國(guó)愛(ài)丁堡醫(yī)藥蛋白公司，培養(yǎng)出一種叫“特蕾西”的轉(zhuǎn)基因綿羊，這種羊的奶中含有一種能控制人體組織生長(zhǎng)的蛋白酶。這種蛋白酶只存在于人體，無(wú)法用化學(xué)方法合成和進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。所以，“特蕾西”羊的培育成功，引起醫(yī)藥界的極大興趣，德國(guó)拜爾化學(xué)公司不惜重金買(mǎi)下了這種羊的使用權(quán)。英國(guó)愛(ài)丁堡羅斯林生理和遺傳研究所培育出一種轉(zhuǎn)基因公雞，它的雌性后代所產(chǎn)的蛋中含有能治療血友病所必須的凝血因子和治療肺氣腫病的一種人體蛋白質(zhì)。今年1月，以色列科學(xué)家也培育成功一頭名為“吉蒂”的山羊，“吉蒂”身上帶有人類(lèi)的血清蛋白基因?！凹佟钡拇菩院蟠a(chǎn)的每一升牛奶中可以提取10克白蛋白，血清蛋白是人體血漿中的一種主要成分，它可以用來(lái)治療休克，燒傷和補(bǔ)充血液損失。英國(guó)劍橋大學(xué)的科學(xué)家培育出能為人體提供心、肺、腎的轉(zhuǎn)基因豬，這種豬的器官移植到人體可大大降低受體排斥的危險(xiǎn)性。當(dāng)前，世界各國(guó)均增加對(duì)生物技術(shù)研究的投入，大力發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)生物技術(shù)產(chǎn)品。近20年來(lái)，美國(guó)成立的生物技術(shù)公司已達(dá)1000多家。從1998年開(kāi)始，美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的收益開(kāi)始大幅度增加。90年代出現(xiàn)了生物技術(shù)產(chǎn)品銷(xiāo)售的黃金時(shí)期。預(yù)計(jì)到1995年底，銷(xiāo)售額將達(dá)60億美元，1995年美國(guó)用于生物技術(shù)開(kāi)發(fā)的經(jīng)費(fèi)將達(dá)40億美元，日本政府最近決定將生物技術(shù)、新材料和新能源作為科技開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域。日本不惜花費(fèi)巨資，大量購(gòu)買(mǎi)美國(guó)的生物技術(shù)成果和專(zhuān)利，發(fā)展自己的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。日本的高速發(fā)展已威脅到美國(guó)在生物技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)已呼吁停止向日本的單向技術(shù)輸出，英國(guó)政府調(diào)整了科技發(fā)展戰(zhàn)略，決定優(yōu)先發(fā)展生物科學(xué)技術(shù)。作為發(fā)展中國(guó)家的泰國(guó)，每年用于生物科學(xué)的研究經(jīng)費(fèi)達(dá)6000萬(wàn)美元，為了加速發(fā)展生物科學(xué)技術(shù)，泰國(guó)專(zhuān)門(mén)成立了遺傳基因工程學(xué)與生物技術(shù)中心。我國(guó)已將生物工程技術(shù)列入“863”高科技發(fā)展計(jì)劃。 隨著時(shí)間的推移，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)在規(guī)模和重要性方面，都將超過(guò)計(jì)算機(jī)工業(yè)，成為21世紀(jì)發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)！21世紀(jì)將是生命科學(xué)世紀(jì)！
編輯本段生命之書(shū)
譜寫(xiě)生命之書(shū)
偉 農(nóng)
4月14日，科學(xué)家完成了對(duì)人類(lèi)基因組的測(cè)序，也就是說(shuō)，他們終于撰寫(xiě)完了曾經(jīng)被認(rèn)為是不可能的人類(lèi)生命之書(shū)；這本書(shū)中，包含著人類(lèi)自身的許多秘密；包含著改造醫(yī)藥、了解疾病的關(guān)鍵；更包含著所有人對(duì)生命科學(xué)改造生活的殷切期望。 一個(gè)全新的生命科學(xué)時(shí)代拉開(kāi)了序幕。
生命之書(shū)最后一個(gè)字符
4月8日，美國(guó)東部夏令時(shí)當(dāng)日零點(diǎn)，全球16個(gè)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)電子郵件將最后一個(gè)比特的基因代碼傳輸?shù)揭粋€(gè)中央數(shù)據(jù)庫(kù)中，走完了人類(lèi)基因組計(jì)劃13年漫漫探索路上的最后一步。凌晨?jī)牲c(diǎn)，美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院院長(zhǎng)、計(jì)劃負(fù)責(zé)人柯林斯在華盛頓郊外小鎮(zhèn)貝塞斯達(dá)的一個(gè)小型慶祝會(huì)上宣布，人類(lèi)基因組計(jì)劃正式結(jié)束。 從此，人類(lèi)基因組計(jì)劃走進(jìn)歷史--開(kāi)工：1990年；竣工：2003年；參與國(guó)：美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本和中國(guó)；耗資：26億美元；成果：排出人類(lèi)遺傳物質(zhì)中大約30億個(gè)遺傳密碼的順序。 人類(lèi)基因組計(jì)劃被稱(chēng)為生命科學(xué)的“登月計(jì)劃”，難度可想而知。然而進(jìn)展卻比預(yù)想的要順利。此前，科學(xué)家至少兩次宣布過(guò)該計(jì)劃的完工，但推出的均不是全本，而是人類(lèi)基因組草圖。這一次，科學(xué)家最新殺青的全本“生命之書(shū)”也只覆蓋了人類(lèi)基因組的99%。 然而，與前兩次人類(lèi)基因組的宣布相比，這次無(wú)論是科學(xué)界，還是政界，似乎平靜得多。也許正如負(fù)責(zé)人類(lèi)基因組的科學(xué)家在宣布這一消息時(shí)所引用的莎士比亞名言“過(guò)去的只是序幕”，科學(xué)家們已無(wú)暇回味人類(lèi)基因組的成果，因?yàn)楦悠D巨的任務(wù)還在前方。 在“人類(lèi)基因組計(jì)劃”正式結(jié)束之后，一個(gè)由美國(guó)能源部負(fù)責(zé)的新計(jì)劃“基因組到生命”已經(jīng)開(kāi)始，新的探索將把基因研究推進(jìn)到生命的每一個(gè)層面，例如，基因?qū)τ谌朔N的作用，對(duì)于個(gè)性、行為的影響等等。專(zhuān)家們說(shuō)，進(jìn)一步的研究將有可能帶來(lái)社會(huì)、倫理道德和法律等方面的一系列爭(zhēng)論。
黃金時(shí)代剛剛開(kāi)始
1953年4月25日，英國(guó)《自然》科學(xué)雜志發(fā)表了詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克的論文，這一成果被很多人認(rèn)為是“20世紀(jì)最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一”：遺傳物質(zhì)DNA（脫氧核糖核苷酸）是雙螺旋結(jié)構(gòu)。自此，人類(lèi)在生命科學(xué)探索路上突飛猛進(jìn)。但DNA內(nèi)的遺傳密碼究竟如何排列等難題，一直困擾著世界各國(guó)科學(xué)家。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)
與2000年最初宣布的人類(lèi)基因組草圖相比，基因組全本填補(bǔ)了草圖中的許多漏洞，并作了不少修改。草圖每1萬(wàn)個(gè)堿基中有一處錯(cuò)誤，現(xiàn)在，這一錯(cuò)誤率下降到了10萬(wàn)分之一。 目前，研究人員認(rèn)為的一個(gè)最主要和最大的問(wèn)題是，人到底需要多少條基因來(lái)完成生命的發(fā)育和成長(zhǎng)。目前的估計(jì)在2．5萬(wàn)至3萬(wàn)條之間，遠(yuǎn)低于科學(xué)家最初估計(jì)的10萬(wàn)條。弗朗西斯·柯林斯說(shuō)，真正的分析剛剛開(kāi)始，“我們將弄清人與人之間的共同之處和許多不同之處”。 是的，人類(lèi)才讀懂了這本大書(shū)的所有字母，但更浩瀚的“故事”仍在等待讀出。今天已經(jīng)完成的只不過(guò)是對(duì)這本書(shū)的驚鴻一瞥。而且已完成的也只覆蓋了人類(lèi)基因組所含基因區(qū)域的99%，所剩1%為現(xiàn)有測(cè)序技術(shù)無(wú)法解決的部分。 早在人類(lèi)基因組全本完成之前，科學(xué)家就已經(jīng)把目標(biāo)轉(zhuǎn)移到基因功能鑒定和蛋白質(zhì)研究等方面?？茖W(xué)家認(rèn)為，至少4000種基因與人類(lèi)疾病的發(fā)生有直接關(guān)系，還有大量基因與疾病有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。但是，在確定致病基因之前，必須首先分析出基因組上數(shù)萬(wàn)條有遺傳意義的基因的位置、結(jié)構(gòu)和功能等。 在弄清導(dǎo)致疾病的基因后，基因測(cè)試將取得迅猛發(fā)展。以癌癥為例?這種疾病通常需要數(shù)年時(shí)間才能形成，有效的測(cè)試能夠警告人們可能有患癌癥的危險(xiǎn)?；驕y(cè)試也能幫助人們更好地了解自我。許多來(lái)自有某種家族疾病史家庭的人早就想弄清自己是否注定要得家族遺傳病。當(dāng)然，有些人出于隱私憂(yōu)慮會(huì)拒絕接受檢測(cè)。 科學(xué)家預(yù)言，在“人類(lèi)基因組計(jì)劃”完成后的10至20年內(nèi)，基因醫(yī)學(xué)將進(jìn)入黃金時(shí)代。
生命之書(shū)背后的故事
人類(lèi)基因組計(jì)劃
人類(lèi)基因組計(jì)劃可以追溯到1984年，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們?cè)诿绹?guó)猶他州一滑雪勝地聚會(huì)，探討如何識(shí)別日本廣島原子彈轟炸幸存者的基因突變。美國(guó)能源部顧問(wèn)委員會(huì)在1987年的報(bào)告中敦促美國(guó)開(kāi)始人類(lèi)基因研究行動(dòng)，并預(yù)見(jiàn)這一研究“在廣度和深度上都是非凡的”，“將最終為人提供一本人類(lèi)之書(shū)”。 1988年，美國(guó)一份聯(lián)邦報(bào)告批準(zhǔn)了人類(lèi)基因組計(jì)劃，1990年美國(guó)國(guó)會(huì)開(kāi)始為計(jì)劃提供資助，研究擬定在2005年9月30日結(jié)束。同時(shí)，在研究過(guò)程中公開(kāi)所有發(fā)現(xiàn)。這一計(jì)劃的目標(biāo)是：測(cè)出人體基因組中包含的30億個(gè)堿基對(duì)的排列順序；確定24對(duì)染色體上的基因分布；繪制一幅分子水平的人體解剖圖；把人體基因的全部遺傳信息輸入基因庫(kù)，幫助科學(xué)家掌握有關(guān)堿基對(duì)如何組成基因、每個(gè)基因的功能、它們?nèi)绾蜗嗷ビ绊懸约翱刂迫说纳^(guò)程。 當(dāng)時(shí)，并不是所有科學(xué)家認(rèn)為這一研究具有可行性，因?yàn)楸仨毜募夹g(shù)幾乎還不存在。計(jì)劃開(kāi)始后的最初幾年中，研究員大多致力于開(kāi)發(fā)基因分析方法，計(jì)算生物和信息存儲(chǔ)技術(shù)因此進(jìn)展迅速。 計(jì)劃實(shí)施之初，鑒別一個(gè)堿基對(duì)需花費(fèi)10美元。一個(gè)訓(xùn)練有素的技術(shù)員每個(gè)工作日可以鑒別出大約1萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)?，F(xiàn)在，一個(gè)堿基對(duì)的測(cè)定費(fèi)用只有5美分，“閃電式”機(jī)器人每秒鐘可以處理1萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)。 1999年，中國(guó)也加入了這一研究，承擔(dān)了1%的測(cè)序任務(wù)。當(dāng)年，人類(lèi)基因組計(jì)劃大大加速，這與塞萊拉公司的出現(xiàn)不無(wú)關(guān)系。曾經(jīng)在國(guó)家衛(wèi)生研究院做過(guò)研究的文特爾領(lǐng)導(dǎo)的塞萊拉公司在1998年宣布，將在兩年內(nèi)測(cè)定人類(lèi)基因數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)出售給研究機(jī)構(gòu)和制藥公司。塞萊拉使用文特爾發(fā)明的高速測(cè)序機(jī)大大提高了研究進(jìn)度，這給人類(lèi)基因組計(jì)劃造成了很大的壓力。在塞萊拉公司實(shí)驗(yàn)室中，先進(jìn)的基因測(cè)序機(jī)一天24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)比人類(lèi)基因組計(jì)劃早兩個(gè)月完成草圖的繪制?？铝炙沟膰?guó)家人類(lèi)基因組研究所不甘示弱，在2000年6月拿出了比文特爾的圖譜稍微準(zhǔn)確的版本。 雖然人類(lèi)基因組計(jì)劃已經(jīng)正式結(jié)束，但測(cè)序并沒(méi)有百分百地完成?？茖W(xué)家說(shuō)，由于一些高深莫測(cè)的原因，人類(lèi)基因組中有1%被證實(shí)是無(wú)法測(cè)序的，只有在相關(guān)新技術(shù)出現(xiàn)之后，這一難題才有望得到攻克。也許，這1%中，還蘊(yùn)藏著生命的其它奧秘。 這些奧秘不是那么容易被揭開(kāi)，像一位學(xué)者所說(shuō)：“一提到自然，我們就會(huì)想到太陽(yáng)、月亮和地球等眼睛能夠看到的東西。而繪制人體設(shè)計(jì)圖的則是不為我們眼睛所見(jiàn)的大自然的偉大威力?！?br>
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