人类基因组计划与基因组学
一、国际人类基因组计划
人类基因组计划 与功能基因组学

1984 ， DOE ，首次探讨人类基因组 DNA 进行
全序列分析的前景

1986.3，R. Dulbecco发表《癌症研究的转折点
——测定人类基因组序列》

1988.4，HUGO成立


1990.10.1，美国HGP正式启动
1．中国HGP的第一阶段
在致病基因分离和结构、功能研究方面， 克隆到遗传性多发性外生性骨疣的致病基因 (EXT2)，获得了与白血病和部分实体瘤相关的 DNA片段和基因并展开结构、功能的研究。
人类基因组计划与基因组学
1．中国HGP的第一阶段
中国HGP的第一阶段在我国初步建立起了 一个较配套的基因组研究工作体系，形成了若 干样品收集保存的基地和一批研究和 / 或研究 中心，并具备了自行开展基因组多样性研究， 自行定位、克隆人类疾病基因和功能基因，进
人类基因组计划 与功能基因组学
1．中国HGP的第一阶段
我国 HGP 的第一个阶段从 1994 年 1 月开始
到 1997 年 6 月，以强伯勤、陈竺联合主持国家
自然科学基金重大项目“中华民族基因组中若
干位点基因结构的研究”，由全国16个单位19
个课题组参加。
人类基因组计划与基因组学
1．中国HGP的第一阶段

分析、鉴定与环境相关的疾病易感基因， 识别基因组多样性和结构功能的关系

预测环境因素影响人类健康的风险并制定 相应预防措施和环境保护策略
人类基因组计划与基因组学
4．疾病基因组学
疾病基因组学的主要任务是鉴定和分离重
要疾病的致病基因与相关基因，并确定其致病
机制。

单基因病：定位克隆 & 候选克隆

多基因病：全基因组关联研究
3．序列图
序列图是通过对全基因组DNA进行序列分 析而建立的，是分子水平最高层次、最详尽的 物理图，也是人类基因组计划中最为明确、最 为艰巨的定时定量的任务。
人类基因组计划与基因组学
3．序列图
人类基因组计划绘制的序列图不同于以往 那种只对某一个特定区域进行DNA序列分析的 工作，它要求的是一种高效率的规模性测序， 并将每一个DNA片段按其在染色体上的真实位
行较大规模DNA测序，以及开发利用基因组数
据库的能力，在生物多样性研究和疾病基因及
功能基因分离的研究已逐步接近国际前沿。
人类基因组计划与基因组学
2．中国HGP的第二阶段
我国 HGP 的第二个阶段从 1998 年开始到
2003年，由陈竺主持国家自然科学基金重大项
目“中华民族基因组的结构和功能研究”。
2004年10月，IHGSC测定了人类全基因组
的精细序列图，最终估计人类基因组中编码蛋
白质的基因数目仅有2万~2.5万个。
明确基因组中每个基因的序列将为异常或
致病基因的克隆提供快速的识别途径和研究策
略，加快重大疾病遗传机制的发现，并可对遗
传病的治疗和控制提供战略性的指导。
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二、中国人类基因组计划
NAS制定的工作框架图精度要求

BAC克隆水平测序的覆盖率不应少于3倍 至少获得基因组90%以上的序列 错误率应低于1%
人类基因组计划与基因组学
1．遗传图
遗传图又称为连锁图(linkage map)，是利 用连锁分析的方法将每条染色体上的基因或遗 传标记(genetic marker)的相对位置确定下来而 构建的基因组图。 遗传图中基因座之间的相对距离以遗传距 离(centimorgan，cM)来衡量。
人类基因组计划与基因组学
4．基因图
汇总不同的生长发育时期和不同的组织器
官中得到的转录图，能够有效地对比在正常和
受控条件下基因表达的差异；可以反映基因在
不同组织器官、不同生长发育时期、不同水平
的表达情况；也可以了解不同组织器官、不同
生长发育时期，不同基因的表达情况。
人类基因组计划与基因组学
4．基因图
医学生物学
第十二章 人类基因组计划与功能基因组学
现代生物学与现代医学
人类基因组计划(human genome project，
HGP) 是一项国际性科学研究计划，旨在阐明
人类基因组30亿个碱基对的序列，从物理和功
能角度发现和定位人类基因组基因，破译人类 全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全 面地认识自我。 对人类基因组的研究推动了整个生命科学 的发展，同时也形成一门崭新的科学 ——基因 组学(genomics)，即研究基因组的科学。
基因表达机制提供了重要的线索。
人类基因组计划与基因组学
2．比较基因组学
根据保守性核心序列建立的数据库，不仅 可探索基因组进化的连续性、变异性，以及不 同生物之间亲缘关系的远近，对人类基因的鉴 定和分离也具有重要的价值。
人类基因组计划与基因组学
3．环境基因组学
环境基因组学 (environmental genomics) 的目的是研究环境对人类疾病的影响和意义。
理论、新技术、新方法这三个方面进行综合性大
规模研究；出于我国传染病预防控制的前瞻性考 虑，进行了公共卫生基因组学的尝试，在国际上 首次测定钩端螺旋体全基因组顺序。
人类基因组计划与基因组学
2．中国HGP的第二阶段
1999.9，中国加入IHGSC，负责测定人类 3 号染色体 3pter-D3S3610 区域约 30Mb 的测序 任务，即“ 1%项目”，成为加入 IHGSC 的惟 一一个发展中国家。

中国不同民族基因组的保存及基因组比较 研究


建立和改进人类基因组研究中的新技术
中国人基因组若干位点致病基因或疾病相
关基因的研究
目标是利用我国丰富的人类遗传资源，进 行基因组多样性和疾病基因识别以及相关技术 平台的建立。
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1．中国HGP的第一阶段
改进了永生细胞株的建株技术，完成南、 北两个汉族人群和西南、东北16个少数民族群 体共 733 个永生淋巴细胞株的建立，为中华民 族基因组的研究保存了珍贵的遗传资源，并以
酵母
秀丽线虫
约2kb
约5.3kb
果蝇
小鼠
约10kb
约30kb
人类基因组计划与基因组学
2．比较基因组学
模式生物体的基因组的结构相对简单，但
是它们的核心细胞过程和生化通路在很大程度
上是保守的。
对模式生物的研究有助于发展和检验新的
相关技术，能够了解基因组的进化、从而加速
对人类基因组结构和功能的了解，还可为阐明
M. Wilkins首次提出来的，“proteome”一词
tagged site，STS)在每条染色体上的排列顺序
确定下来；二是在此基础上构建覆盖每条染色
体的YAC和BAC邻接克隆群(contig)。
人类基因组计划与基因组学
2．物理图
遗传图反映染色体上两个基因座位之间的
连锁关系，而物理图反映的是两点之间的实际
距离，其图距单位为Mb、kb或bp。
人类基因组计划与基因组学
人类基因组计划主要研究内容
A T G A C G T G A C
染色体
遗传图
（连锁图）
物理图
序列图
人类基因组计划与基因组学
NAS制定的最终完成的序列精度要求

错误率低于1/10000 序列必须是连续的，即没有缺口 序列所用的克隆能忠实地代表基因组的结构
人类基因组计划与基因组学
大肠埃希菌(E. coli) 酵母菌(S. cerevisiae) 秀丽线虫(C. elegans) 果蝇(D. melanogaster) 小鼠(M. musculus)
人类基因组计划与基因组学
2．比较基因组学
各种生物基因组序列的比较
生物种类
大肠埃希菌
基因组大小 预测基因组数目 平均基因长度
4632221bp 12Mb 97Mb 116Mb 3000Mb 1800 5800 18500 13600 40000 约1kb
人类基因组计划与基因组学
1．遗传图
主要的遗传标记

限制性片段长度多态(RFLP) 短串联重复序列(STR) 微卫星(microsatellite) 单核苷酸多态(SNP)
人类基因组计划与基因组学
2．物理图
物理图包含了两个方面的内容：一是将分
布 于整 个 基因 组 的 序 列 标签 部位 (seq uence
人类基因组计划与基因组学
2．比较基因组学
比较基因组学(comparative genomics)是基 于基因组图谱和测序基础上，在DNA水平上对 不同生物基因组的结构进行比较，以研究基因 的结构功能、表达机制和物种进化的学科。
人类基因组计划与基因组学
2．比较基因组学
主要的模式生物

隔离群体的QTL
人类基因组计划与基因组学
5．药物基因组学
药物基因组学(pharmacogenomics) 是研究
机体对包括药物在内的化学物质反应的遗传差
异，以寻找更为有效的药物作用。

“个体化”药物的研制
“个人健康计划”的制订
人类基因组计划与基因组学
6．蛋白质组学
蛋白质组的概念是1994年由澳大利亚学者
2001.2，人类基因组工作框架图完成 2006.5，最后一条染色体序列被公布
人类基因组计划与基因组学
人类基因组计划主要研究内容

建立遗传图(genetic map) 构建物理图(physical map) 经过测序完成序列图(sequence map)和基因 图(gene map)