HGP的利与弊

HGP的利与弊
HGP的利与弊

HGP的利与弊
在已知的大约4000种人类遗传性疾病中,没有一种病是可治愈的(尽管有些是可治疗的),而且它们都是由于基因或染色体的缺陷而引起的.人类体细胞,不同于性细胞,在细胞核内有46条染色体,22对常染色体和1对性染色体(女性为XX,男性为XY).染色体经染色后产生具有特征性的条带,可在显微镜下确定及鉴别.
在染色体内指导细胞分裂形成新生物体的基本单元为基因.自1950年以来,人们发现基因主要是由大分子核酸(DNA)组成的,它控制着新生细胞的类型及功能.1953年Crick和Watson阐明了DNA双螺旋分子是怎样发挥这种作用的.DNA分子一个重要的特征是由四种环状含氮碱基(被称作A,C,G,T) 沿着螺旋链排列而成.由A,C,G,T单元的序列所携带的遗传信息通过三个相邻碱基的不同排列控制着由基因产生的蛋白质的类型,并决定其形状和功能.
性细胞23条染色体的DNA中大约含有十万个基因,在双螺旋DNA链上由30亿个碱基对组成.女性体内细胞中每个基因都有两份,而男性体内除X染色体上的基因只有一份外,其余均有两份.
某些遗传性疾病(如Huntington氏舞蹈病)是由于细胞内染色体中单基因突变所造成的,这被称作“常染色体显性突变”.“常染色体隐性疾病”并不常见,只有当父母双方都有这种缺陷基因时才会产生,如(肺)囊性纤维变性和镰刀状红细胞性贫血.虽然遗传性疾病产生的几率是很低的,但所有遗传疾病加起来的占出生率的1－2%.此外,遗传素因的影响似乎与一些老年性疾病密切相关,如类风湿性关节炎、某些精神分裂症、老年性痴呆症及帕金森氏病.
当从1990年开始的人类基因组项目(HGP)产生出更多的研究成果时,人们对遗传性疾病的认识也会日益深入.基因组是细胞核内DNA序列的总和,基因只占基因组的2%左右,剩余的98%被称作“垃圾DNA”其功能尚不清楚.
Watson在1990年曾写到“美国现在已确立了国家性的目标以对人类基因组进行构图和测序”.他指出,虽然这个与1961年决定将人送上月球计划相类似的项目之预计开销会相对少些,然而任务显然是巨大的.在1990年最长的DNA全序列测定对象是疱疹病毒,有25万个碱基对.对于更大的生物体,现了解最多的是大肠杆菌,在它基因组480万个碱基对中已分析了80万个碱基对.然而,人类基因组则比它要大1000倍.HGP将需要不断改进的测序设备、国际合作和新的方法来形成自动化的工业生产方式,以保持势头进而达到在15年内完成该项目的预期目标.HGP三个阶段的基本工作包括构筑基因图谱,测序和数据分析.基因图谱构筑需用到Morgan经典果蝇实验所使用的方法：在染色体上相邻的基因通常是同时遗传的即所谓“连锁性” .通过鉴定连锁基因和研究家族史,基因在染色体上相对位置的图谱就能构建出来.在图谱研究方面领先的机构包括位于巴黎的Généthon(它在1993年底宣布已初步完成了人基因组图谱)以及在马里兰州Bethesda的国立卫生研究院(NIH).DNA测序技术最初是由Walter Gilbert及Frederick Sanger建立的,而现在主要在NIH及英国剑桥对它作了极大的自动化改进和创新.
HGP的早期工作是由Watson主持的,他的科学经历包括共同发现DNA的双螺旋结构以及对人类基因组30亿个碱基对的早期研究工作,这些成功是由于他年轻时代的贡献和对分子生物学怀有的极高热情.然而,他从HGP的初期阶段以来一直认为“人类基因组属于世界人民,而无国家界限”.这是与美国政府的观点是相违背的,因为后者主张将HGP的研究结果申请专利予以保护,导致Watson在1993年辞去他对这个项目的领导职务.
HGP研究成果的某些意义是明确的.通过大规模计算机技术之辅助,DNA的遗传信息可被完全阐明,从而对人类生命的化学本质得以最终认识.同时,对于98%非基因部分基因组的神秘功能也能初步了解(现在推测,它们可能在某种程度上控制着基因的表达,或它们提供一种基质使新的基因得以演化,也许它们是贮放废弃基因的“垃圾堆”).HGP显然能提供某种新型诊断手段以确定父母双方携带遗传疾病的状态,以便在孕期内探测这些疾病.它可能会改进对遗传性疾病的治疗方法,尽管在了解疾病的分子基础和在开发根除或治愈疾病的有效策略上仍存在很大的差距.而且,极具诱惑力的是,在2005年HGP最终完成其既定目标之前,肯定会出现有一些现在尚未预期到的重要研究成果.