英國皇家學會科學家開始研究根據(jù)病人基因特征為其專門設(shè)計藥物的可能性。
研究小組負責人戴維·韋瑟羅爾說
由于每個人基因組成不同
,適應的藥物種類和劑量也不同?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">!盎蚨ㄖ扑幬铩睂⑦m合病人需求韋瑟羅爾說,這項研究的另一重點是:考察英國和其他國家醫(yī)療系統(tǒng)是否擁有足夠資源應用相關(guān)技術(shù)
目前英國已經(jīng)建成世界最大基因庫
人類基因組計劃(human genome project, HGP)是由美國科學家于1985年率先提出,于1990年正式啟動的
人類基因組計劃(英語:Human Genome Project, HGP)是一項規(guī)模宏大
,跨國跨學科的科學探索工程。其宗旨在于測定組成人類染色體(指單倍體)中所包含的30億個堿基對組成的核苷酸序列,從而繪制人類基因組圖譜,并且辨識其載有的基因及其序列,達到破譯人類遺傳信息的最終目的。基因組計劃是人類為了探索自身的奧秘所邁出的重要一步,是繼曼哈頓計劃和阿波羅登月計劃之后,人類科學史上的又一個偉大工程。截止到2005年,人類基因組計劃的測序工作已經(jīng)完成。其中,2001年人類基因組工作草圖的發(fā)表(由公共基金資助的國際人類基因組計劃和私人企業(yè)塞雷拉基因組公司各自獨立完成基因圖譜的意義
在于它能有效地反應在正常或受控條件中表達的全基因的時空圖
人類基因組是一個國際合作項目:表征人類基因組
折疊編輯本段其他資料
折疊對人類疾病基因研究的貢獻
人類疾病相關(guān)的基因是人類基因組中結(jié)構(gòu)和功能完整性至關(guān)重要的信息。對于單基因病
,采用“定位克隆”和“定位候選克隆”的全新思路,導致了亨廷頓氏舞蹈癥、遺傳性結(jié)腸癌和乳腺癌等一大批單基因遺傳病致病基因的發(fā)現(xiàn),為這些疾病的基因診斷和基因治療奠定了基礎(chǔ)。對于心血管疾病、腫瘤、糖尿病、神經(jīng)精神類疾病(老年性癡呆、精神分裂癥)、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重點。健康相關(guān)研究是HGP的重要組成部分,1997年相繼提出:“腫瘤基因組解剖計劃”“環(huán)境基因組學計劃”。折疊對醫(yī)學的貢獻
基因診斷、基因治療和基于基因組知識的治療
、基于基因組信息的疾病預防、疾病易感基因的識別、風險人群生活方式、環(huán)境因子的干預。折疊對生物技術(shù)的貢獻
基因工程藥物
分泌蛋白(多肽激素,生長因子
,趨化因子,凝血和抗凝血因子等)及其受體。⑵診斷和研究試劑產(chǎn)業(yè)
基因和抗體試劑盒
、診斷和研究用生物芯片、疾病和篩藥模型。對細胞
、胚胎、組織工程的推動胚胎和成年期干細胞、克隆技術(shù)
折疊對制藥工業(yè)的貢獻
篩選藥物的靶點:與組合化學和天然化合物分離技術(shù)結(jié)合,建立高通量的受體
個體化的藥物治療:藥物基因組學
折疊對社會經(jīng)濟的重要影響
生物產(chǎn)業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)是一個國家的兩大經(jīng)濟支柱;發(fā)現(xiàn)新功能基因的社會和經(jīng)濟效益
;轉(zhuǎn)基因食品;轉(zhuǎn)基因藥物(如減肥藥,增高藥)折疊對生物進化研究的影響
生物的進化史
,都刻寫在各基因組的“天書”上;草履蟲是人的親戚——13億年;人是由300~400萬年前的一種猴子進化來的;人類第一次“走出非洲”——200萬年的古猿;人類的“夏娃”來自于非洲,距今20萬年——第二次“走出非洲”?折疊帶來的負面作用
侏羅紀公園不只是科幻故事
;種族選擇性滅絕性生物武器;基因?qū)@麘?zhàn);基因資源的掠奪戰(zhàn);基因與個人隱私。折疊編輯本段應用實例
折疊疾病基因
人類基因組研究的一個關(guān)鍵應用是通過位置克隆尋找未知生物化學功能的疾病基因。這個方法包括通過患病家族連鎖分析來繪制包含這些基因的染色體區(qū)域圖
,然后檢查該區(qū)域來尋找基因。位置克隆是很有用的,但是也是非常乏味的
。當在1980s早期該方法第一次提出時,希望實現(xiàn)位置克隆的研究者們不得不產(chǎn)生遺傳標記來跟蹤遺傳,進行染色體行走得到覆蓋該區(qū)域的基因組DNA,通過直接測序或間接基因識別方法分析大約1Mb大小的區(qū)域。最早的兩個障礙在1990s中期在人類基因組項目的支持下隨著人類染色體的遺傳和物理圖譜的發(fā)展而清除。然而,剩余的障礙仍然是艱難的。所有這些將隨著人類基因組序列草圖的實用性而改變。在公共數(shù)據(jù)庫中的人類基因組序列使得候選基因的計算機快速識別成為可能
現(xiàn)在
另外
基因組序列對于揭示導致許多普通的染色體刪除綜合癥的機制同樣有幫助
基因組序列的可用性同樣允許疾病基因的旁系同源性的快速識別
CNGA3基因
第二個理由是旁系同源體可以提供治療敢于的機會,例子是在鐮刀狀細胞疾病或β地中海貧血的個體中試圖再次激活胚胎表達的血紅蛋白基因
,它是由于β-球蛋白基因突變引起的我們在在線人類孟德爾遺傳數(shù)據(jù)庫(OMIM)和SwissProt 或TrEMBL蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中進行了971個已知的人類疾病基因的旁系同源體的系統(tǒng)檢索。我們識別了286個潛在的旁系同源體(要求是至少50個氨基酸的匹配
折疊藥物靶
在過去的世紀里
⑴神經(jīng)遞質(zhì)(5-HT)通過化學門控通道介導快速興奮響應
然而
⑵半胱氨?div id="m50uktp" class="box-center"> ;兹┑氖湛s和炎癥作用
⑶ Alzheimer疾病在老年斑中有豐富的β-淀粉樣物沉積。β-淀粉樣物由前體蛋白(APP)蛋白水解生成
給出了這些例子,我們在基因組序列中進行系統(tǒng)的識別傳統(tǒng)藥靶蛋白質(zhì)的旁系同源體
基礎(chǔ)生物學
一個例子是:解決了困擾研究者幾十年的一個神秘課題:苦味的分子學基礎(chǔ)
人體基因組圖譜是全人類的財產(chǎn)
,這一研究成果理應為全人類所分享、造福全人類,這是參與人類基因組工程計劃的各國科學家的共識。值得關(guān)注的是,目前在人類基因組研究領(lǐng)域,出現(xiàn)了一些私營公司爭相為其成果申請專利的現(xiàn)象找到了一批主宰人體疾病的重要基因
如:肥胖基因
在人類基因組計劃的推動下,涌現(xiàn)了幾門嶄新的學科
生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化
進展與未來
2000年6月26日
完成人類基因組序列完成圖
⑴ 從當前物理圖譜生成的克隆產(chǎn)生完成的序列
,覆蓋基因組的常染色質(zhì)區(qū)域大于96%。大約1Gb的完成序列已經(jīng)實現(xiàn)。剩下的也已經(jīng)形成草圖,所有的克隆期望達到8~10倍的覆蓋率,大約2001年中期(99.99%的正確率),使用已經(jīng)建立的和日益自動化的協(xié)議。⑵ 檢測另外的庫來關(guān)閉gaps。使用FISH技術(shù)或其他方法來分析沒有閉合的Gaps大小
。22,21條染色體用這種方式。2003年已經(jīng)完成。⑶ 開發(fā)新的技術(shù)來關(guān)閉難度較大的gaps
,大約幾百個。基因組序列工作框架圖(Working draft):通過對染色體位置明確的BAC連續(xù)克隆系4-5倍覆蓋率的測序(在BAC克隆水平的覆蓋率不應低于3倍)
草圖的作用
1
、草圖,許多疾病相關(guān)的基因被識別2
、SNP(人與人之間的區(qū)別),草圖提供了一個理解遺傳基礎(chǔ)和人類特征進化的框架。3
、草圖后4
5
6、在應用上
,草圖信息可以開發(fā)新的技術(shù),如DNA芯片、蛋白質(zhì)芯片,作為傳統(tǒng)方法的補充,目前,這樣的芯片可以包含蛋白質(zhì)家族中所有的成員,從而在特定的疾病組織中可以找到那些是活躍的。2001年2月12日
,美國Celera公司與人類基因組計劃分別在《科學》和《自然》雜志上公布了人類基因組精細圖譜及其初步分析結(jié)果。其中,政府資助的人類基因組計劃采取基因圖策略,而Celera公司采取了“鳥槍策略”。至此,兩個不同的組織使用不同的方法都實現(xiàn)了他們共同的目標:完成對整個人類基因組的測序的工作;并且,兩者的結(jié)果驚人的相似。整個人類基因組測序工作的基本完成,為人類生命科學開辟了一個新紀元,它對生命本質(zhì)、人類進化、生物遺傳、個體差異、發(fā)病機制、疾病防治、新藥開發(fā)、健康長壽等領(lǐng)域,以及對整個生物學都具有深遠的影響和重大意義,標志著人類生命科學一個新時代的來臨。眾多的發(fā)現(xiàn)
1、分析得知:全部人類基因組約有2.91Gbp
,約有39000多個基因;平均的基因大小有27kbp;其中G+C含量偏低2
3、基因數(shù)量少得驚人:一些研究人員曾經(jīng)預測人類約有14萬個基因
,但Celera公司將人類基因總數(shù)定在2.6383萬到3.9114萬個之間,不超過40,000,只是線蟲或果蠅基因數(shù)量的兩倍,人有而鼠沒有的基因只有300個。如此少的基因數(shù)目,而能產(chǎn)生如此復雜的功能,說明基因組的大小和基因的數(shù)量在生命進化上可能不具有特別重大的意義,也說明人類的基因較其他生物體更'有效',人類某些基因的功能和控制蛋白質(zhì)產(chǎn)生的能力與其他生物的不同。這將對我們目前的許多觀念產(chǎn)生重大的挑戰(zhàn),它為后基因組時代中生物醫(yī)學的發(fā)展提供新的非凡的機遇。但由于基因剪切,EST數(shù)據(jù)庫的重復以及一些技術(shù)和方法上的誤差,將來亦可能人類的基因數(shù)會多于4萬。4
、人類單核苷酸多態(tài)性的比例約為1/1250bp,不同人群僅有140萬個核苷酸差異,人與人之間99.99%的基因密碼是相同的5
6
7
8
9
模式生物:酵母(yeast)
目前基因組學的研究出現(xiàn)了幾個重心的轉(zhuǎn)移:一是將已知基因的序列與功能聯(lián)系在一起的功能基因組學研究;二是從作圖為基礎(chǔ)的基因分離轉(zhuǎn)向以序列為基礎(chǔ)的基因分離
在后基因組時代
美國和英國科學家2006年5月18日在英國《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表了人類最后一個染色體——1號染色體的基因測序
在人體全部22對常染色體中,1號染色體包含基因數(shù)量最多
科學家不止一次宣布人類基因組計劃完工
2
人類基因組計劃的直接動因是要解決包括腫瘤在內(nèi)的人類疾病的分子遺傳學問題
在遺傳和物理作圖工作的帶動下
3
、多基因病的研究目前
,人類疾病的基因組學研究已進入到多基因疾病這一難點。由于多基因疾病不遵循孟德爾遺傳規(guī)律,難以從一般的家系遺傳連鎖分析取得突破。這方面的研究需要在人群和遺傳標記的選擇、數(shù)學模型的建立、統(tǒng)計方法的 改進等方面進行艱苦的努力。近來也有學者提出,用比較基因表達譜的方法來識別疾病狀態(tài)下基因的激活或受抑。實際上,“癌腫基因組解剖學計劃(Cancer Genome Anatomy Project,CGAP”就代表了在這方面的嘗試。展望
1
由于基因組研究與制藥
2
人類基因組計劃當前的整體發(fā)展趨勢是什么?一方面
2)蛋白質(zhì)組學研究
蛋白質(zhì)組學研究是要從整體水平上研究蛋白質(zhì)的水平和修飾狀態(tài)。目前正在發(fā)展標準化和自動化的二維蛋白質(zhì)凝膠電泳的工作體系
。首先用一個自動系統(tǒng)來提取人類細胞的蛋白質(zhì),繼而用色譜儀進行部分分離,將每區(qū)段中的蛋白質(zhì)裂解,再用質(zhì)譜儀分析,并在蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中通過特征分析來認識產(chǎn)生的多肽。蛋白質(zhì)組研究的另一個重要內(nèi)容是建立蛋白質(zhì)相互關(guān)系的目錄
。生物大分子之間的相互作用構(gòu)成了生命活動的基礎(chǔ)。組裝基因組各成分間的詳盡作圖已在T7噬菌體(55個基因)獲得成功。如何在模式生物(如酵母)和人類基因組的研究中建立自動方法,認識不同的生化通路,是值得探討的問題。3)生物信息學的應用
目前
,生物信息學已大量應用于基因的發(fā)現(xiàn)和預測。然而,利用生物信息學去發(fā)現(xiàn)基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物的功能更為重要。模式生物體中越來越多的蛋白質(zhì)構(gòu)建編碼單位被識別,無疑為基因和蛋白質(zhì)同源關(guān)系的搜尋和家族的分類提供了極其寶貴的信息。同時,生物信息學的算法、程序也在不斷改善,使得不僅能夠從一級結(jié)構(gòu),也能從估計結(jié)構(gòu)上發(fā)現(xiàn)同源關(guān)系。但是,利用計算機模擬所獲得的理論數(shù)據(jù),還需要經(jīng)過實驗經(jīng)過的驗證和修正。⑵基因組多樣性的研究
人類是一個具有多態(tài)性的群體
。不同群體和個體在生物學性狀以及在對疾病的易感性與抗性上的差別,反映了進化過程中基因組與內(nèi)1)對人類DNA的再測序
可以預測,在完成第一個人類基因組測序后
,必然會出現(xiàn)對各人種、群體進行再測序和精細基因分型的熱潮。這些資料與人類學、語言學的資料項結(jié)合,將有可能建立一個全人類的數(shù)據(jù)庫資源,從而更好地了解人類的歷史和自身特征。另外,基因組多樣性的研究將成為疾病基因組學的主要內(nèi)容之一,而群體遺傳學將日益成為生物醫(yī)藥研究中的主流工具。需要對各種常見多因素疾?div id="d48novz" class="flower left">總之,模式生物體的基因組計劃為人類基因組的研究提供了大量的信息
。今后,模式生物體的研究方向是將人類基因組8~10萬個編碼基因的大部分轉(zhuǎn)化為已知生化功能的多成分核心機制。而要獲得酶一種人類進化保守性核心機制的精細途徑,以及它們的紊亂導致疾病的各種途徑的知識,將只能來自對人類自身的研究。通過功能基因組學的研究
,人類最終將將能夠了解哪些進化機制已經(jīng)確實發(fā)生,并考慮進化過程還能夠有哪些新的潛能。一種新的解答發(fā)育問題的方法可能是,將蛋白質(zhì)功能域和調(diào)控順序進行重新的組合,建立新的基因網(wǎng)絡(luò)和形態(tài)發(fā)生通路。也就是說,未來的生物科學不僅能夠認識生物體是如何構(gòu)成和進化的,而且更為誘人的是產(chǎn)生構(gòu)建新的生物體的可能潛力。該計劃在人類科學史上又豎起了一座新的里程碑疊編輯本
基因工程此案如今的應用
一:在生產(chǎn)領(lǐng)域,人們可以利用基因技術(shù),生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因食品.例如,科學家可以把某種肉豬體內(nèi)控制肉的生長的基因植入雞體內(nèi),從而讓雞也獲得快速增肥的能力.但是,轉(zhuǎn)基因因為有高科技含量, 怕吃了轉(zhuǎn)基因食品中的外源基因后會改變?nèi)说倪z傳性狀