1 人类基因组计划 （Human Genome Project,HGP） 1．什么是人类基因组计划： 人类基因组计划是由美国能源部和NIH联合做出的，自1990年开始，争取在15年内完成的目标。 即： 鉴定人体DNA估计约8万个基因，测序构成人DNA的30亿个碱基，贮存这些信息于databases(数据库)并发展data analysis的工具。 （1） 实际包括两部分工作，一是 mapping，一是sequencing，故先前叫做“Mapping and Sequencing the human genome”.而Mapping又分为遗传连锁图谱和物理图谱。 （2） HGP是第一个庞大的科学事业，会引起一些由此计划暴发出来的伦理、法律、社会学上的诸多争论。（DOE熟悉大科学模式；生物学家习惯小科学模式，应完美结合。该计划会引发出许多商业和法律，社会学和论理学方面的问题。） （3） 为了有助于这些目标的实现，还要研究一些非人生物体的遗传图谱。（包括E.coli、酵母、秀丽隐杆线虫、果蝇、实验用小鼠等模式生物。） （4） 在植物方面，美国农业部集中研究玉米和南芥菜（Arabidopsis）基因组，我国科学家提出了水稻基因组计划。 2．背景： 早在1984年Utah州Alta城的专业会议（DOE环境与健康研究办公室，OHER和国际环境诱变剂和致癌物防护委员会，ICPEMC协办）。开始讨论HG DNA全序列测定的前景。 1985年5月由Sinsheimer组织专门会议提出测定HG全序的动议。 DOE为何操办：（1）DOE承担低水平辐射和其它环境因素引起的遗传性损伤的监测，即需要在108bp的DNA中检测出一个碱基的改变，此项任务与HG全序列测定有关并且 2

任务同等艰巨；（2）DOE已在两个国家实验室对复杂基因开展了工作，即1988年的国家基因文库计划（NG Library Project），在Laurence Livermore国家实验室（LLNL）中纯化单种染色体并构建单个染色体文库。另一个基础性工作是1983年在Los Alamos National Laboratory(LANL)建立DNA顺序信息库Gene Bank。DOE特别在信息科学上具有经验和优势，还是大科学模式计划上的内行。 NIH 的参与又是必不可少的。（习惯于资助对特定科学进行检验的小型项目。还未主持过大科学模式的Project）。 终于1988年10月DOE与NIH在HGP的实施管理上达成协议（Science 241,1596 1988）。这样，同年二月由国家科学委员会（NRC）的专家组拟定的“人类基因组的图谱和测序”的专题报告才得以走向实现。 在1984-1989年间，在HGP从动议到实施这一漫长岁月里，许多有关技术上的进步和成就也是促成此事的重要因素。 1990年10月正式启动。 3．何谓基因组： Genome is all the DNA in an organism, including its genes. Gene: 携带制造为生物体所需要蛋白质的信息。 Because all the organisms are related through similarities in DNA sequences , insight gained from nonhuman genome often lead to new knowledge about human biology. 4．弄懂DNA有什麽实际的 benefits? （1） 关于不同个体间DNA变异后果的知识将引导我们得到解决诊断、治疗以及某一天能够预防上千种危害我们的疾病的革命性的新手段、新途径和新方法。 （2） 除提供了解人类生物学的思路之外，探知非人生物体的DNA sequences能够导致了解它们的天然潜在能力（natural capabilities ）,看其中能够用来解决人类保健，能源和环境净化上的挑战性课题。（Francis S Collins, head of HGP ,or National center for 3

HG Research） 5．中国： 重点是研究我们特有的致病基因的图谱和定序。现阶段是Hunting of Hereditary Disease Gene以及与白血病细胞分化有关的基因研究。后来有又加上重要功能基因。向外表述为：“Identification of disease genes and genes with important biological function is one of the major targets of the HGP in China.” 上述工作分别在南北两中心分担，即国家人类基因组南方研究中心（陈竺），和北方研究中心（强伯勤）。 进入1999年事情起了变化：杨焕明博士回国后，主张力争中国要参加实质性工作。1999年9月1日，在国际基因组计划第5次战略会议（伦敦）上，争取到第3号染色体短臂上3000万bp的测序任务。首先条件之一：中国要遵守“百慕大原则”，即HGP的精神，所有合格的数据都应在24小时内上网。至此占世界人口20%的中国负责测定HG中的1%序列，成为第6个参加HGP实质性工作的国家。在30亿bp的测序上，美国承担54%。英国33%，日本7%，法国2.8%，德国2.2%。中国要在仅有的8个月内完成相当于德国的一半，法国的三分之一的工作量。设立的HGP中国实验室对外称呼：“华大基因研究中心”。 结果，仅用半年时间，于2000年4月底超额完成了3000万bp的“工作框架图“。 中国还有自己的水稻基因组计划。（2001年10月12日完成“工作框架图”） 我们的原则是：“有所为、有所不为”。 6．提前完成计划： 2000年6月26日，参与HGP的美国、日本、英国、法国、德国和中国等6国科学家向全世界公布了人类基因组的工作草图，完成了人类科学史上里程碑式的创举。工作图覆盖了97%的基因组，85%的基因组序列已经被组装起来。 同日，美国总统Clinton和英国首相Blair代表美、英、法、德、日本和中国等六国 4

发表声明：国际HGP和Celera基因公司完成的HG工作及相关成果属于全人类共享的资源和财富。 7．最新进展： ▲2001年HGP “中国卷”率先完成，完成图的覆盖率从90%提高到100%；准确率从99%提高到99.99%。 ▲2001年10月12日，中科院、国家计委、科技部在北京联合宣布：我国首次独立完成水稻基因组“工作框架图”和数据库（测出22亿bp序列，覆盖率达95%以上，准确率99%），并将公布数据供全球共享。2002年4月5日《Science》以长达14页篇幅发表华大基因中心Dr于军《水稻基因组序列》的论文，前一天杂志还在中国举行新闻发布会。 ▲ 2001，已有60多种生物（包括几种致病微生物）的基因组已被测序。 ▲2002年1月，据《Science》栽：由中国、日本、美国、德国和韩国等合作项目“智能基因的探索”，构建了人与黑猩猩对比的基因组（包括6.4万个DNA片段）物理图谱。对比过程中发现：两者碱基排列98.77%完全相同，差异只占1.23%。这只有1.23%的基因，却藏着人的智慧和能力的秘密，使人与猩猩如此不同。黑猩猩基因研究，因其基因组和人是一样庞大，工作量不亚于HGP，因此上需一定时日才能完成。黑猩猩与人类最近，在500多万年前才分道扬镳，各自分化衍变。此项研究可揭示哪些基因在造就人的“先进性”上起关键作用。 ▲2002年3月，在佛罗里达洲奥兰多举行的2002年玉米基因大会上，美国密苏里大学研究人员向400多名科学家公布了经4年研究绘制出玉米基因图的成果。 ▲2001年国际HGP科学家小组得出结论：人类基因数不是原先权威估计的10万个；而是只有3万多，只比一种十字花科的野草（拟南芥）多几千个；只是1mm大小的美丽小杆线虫的两倍。但有些科学家拒绝承认3-4万是最后数字，仍猜测为10—15万。一切争论的胜负想必到2003年HG全部的“详图”完成之日才能见分晓。 ▲2002年4月14日——4月17日，中国上海举行“2002年国际人类基因组大会”中 5

外学者1100多名齐聚上海国际会议中心对HGP前沿问题进行学术交流。回顾过去一年全球工作情况，对尚未解决的问题进行深入探讨，讨论人类基因与疾病和健康的关系，人类基因研究与社会伦理道德、法律等问题的关系；还应从基因研究探讨人类进化史和人类起源的问题。 应该提到：中外伦理学家与科学家会上达成了三点共识：1.HGP是在维护人类尊严上伦理学中的重要角色，而不应看成“紧箍咒”。2.尊重各国、各地区生命理论立场。3.赞成科学无禁区，但对“克隆人”实验行为应有禁区。 ▲人类基因组序列“全书”完成：2003年4月15日科技部、中科院、国家自然科学基金委联合发布：50年前今天，人类发现了DNA双螺旋结构；50年后的今天，美（54％）、英（33）、日（7％）、法（2.8％）、德（2.2％）和中国（1％）科学家，经13年的努力，共同绘制完成了人类基因组序列图。在人类揭示生命奥秘，认识自我的漫漫长路上又迈出重要一步。中国总理温家宝与美、英、日、法、德等政府首脑共同发表联合声明，向这一科学成就表示祝贺，并对这项计划所有参加人员的创造性和奉献精神致以敬意。 6

蛋白组（后基因组计划） 一、 基因组：是指细胞内全部完整的遗传信息，包括细胞发挥功能所需的“程序”，被认为是所有遗传物质。是包括细胞管理与繁殖所要求的综合程序的储备。 二、 蛋白组（proteome）：代表基因组编码的蛋白质的全部组合，也即基因组的综合的功能谱。 三、 表型组（phemome）：生物所显示的所有特征的总和的描绘。是蛋白组与周围环境相互作用产生的。 四、 功能基因组学（functunal genomics）：基因组图序计划和cDNA序列工作（此与基因组序是一致的）的成功，序列信息数量大大增加，新基因序列功能虽可通过与已克隆的其产物的功能已了解的基因来比较而推知（假定）。但很多新基因，与已知的无任何关系，需要“功能从头分析”，这可通过观察表达模式，突变效果，与其它细胞元件的相互作用，在个体基础上进行。为有效利用基因测序的大量数据对单个基因深入功能信息分析，必需被“基因组（全）范围的功能分析”所取代和补充，此即功能基因组学。这包括蛋白组中表达，突变与相互作用的系统分析。 最近，对基因组中所有基因表达的同时分析，提供细胞类别特异的基因表达谱及