1953年,人類發現了DNA雙螺旋結構,翻開了記載著生命奧秘的人體天書的第一頁;50年后,中、美、日、德、法、英等6國科學家經過13年努力,共同繪制完成了人類基因組序列圖,實現了人類基因組計劃的所有目標,將這本人體天書完整地呈現在人類面前。作為唯一一個參與其中的發展中國家,我國承擔了天書“破譯”1%的工作,即3號染色體上3000萬個堿基因的測序任務。“國際人類基因組計劃中國測序部分的圓滿完成,是一件了不起的事情,整個中國都應該為此驕傲?!痹趪H人類基因組計劃的“掌門人”柯林斯博士看來,中國科學家由零起步,短短兩年時間里,高效高質地完成了承擔的測序任務,足以讓全世界為之矚目。國際人類基因組計劃是一項全球科學家共同參與的偉大事業,在這個劃時代的里程碑上,已經重重地刻下了中國和中國人的名字。

從參與1%的項目到收獲100%的意義

人類基因組是指合成有功能的人體各類細胞中蛋白質及(或)多肽鏈和RNA所必須的全部DNA順序和結構,包括人類的23對染色體上全部的DNA所攜帶的遺傳信息的總和,即30億個堿基對的序列,估計含約10萬個基因。

    人類基因示意圖

人類基因組計劃就是要測定這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。該計劃是人類生命科學史上最偉大的工程之一,與曼哈頓原子計劃、阿波羅登月計劃并稱為人類科學史上的三大工程,具有重大科學意義、經濟效益和社會效益。該計劃的實施極大地促進了生命科學領域一系列基礎研究的發展,闡明基因的結構與功能關系、生命的起源和進化、細胞發育、生產、分化的分子機理,疾病發生的機理等,為人類自身疾病的診斷和治療提供依據,為醫藥產業帶來翻天覆地的變化;促進生命科學與信息科學、材料科學和與高新技術產業相結合,刺激相關學科與技術領域的發展,帶動起一批新興的高技術產業;基因組研究中發展起來的技術、數據庫及生物學資源,還將推動對農業、畜牧業(轉基因動、植物)、能源、環境等相關產業的發展,改變人類社會生產、生活和環境的面貌,把人類帶入更佳的生存狀態。

    人類基因組圖譜

我國雖然只參與了“1%項目”,但這卻在中國科技史上意義非凡。首先它改變了國際人類基因組研究的格局,提高了我國人類基因國際合作的形象,受到了國際同行,特別是參與“人類基因組計劃”的各個中心以及發展中國家的歡迎和稱頌。其次,“1%項目”使我國理所當然地分享“人類基因組計劃”的全部成果與數據、資源與技術,建立了我國自己的、接近世界水平的基因組研究實力。通過參與而分享了國際人類基因組的資源與技術,我國在短短的6個月內,走過了別人積累10年的歷程,縮短了與其他先進國家的差距。再次,中國科學院遺傳研究所人類基因組中心日產數據量,相當于世界上最強的兩個中心在1993年的年產量。我們已建立了一支訓練有素的能打硬仗的隊伍,建立了有自己特點的全套系列與技術,積累了世界級大規模中心的運作管理經驗,奠定了進一步發展的堅實基礎。最后,參與“1%項目”建立我國基因組測序的強大實力,與國際上其他公司抗衡,是保護、發展、利用我國豐富的生物資源的重要前提,也為21世紀的中國生物產業帶來了光明和希望。

從完成1%的項目到實現50%的貢獻

早在1990年,全球“人類基因組計劃”便在美國正式啟動。起初中國并未參與其中,當時基因測序工作的昂貴時間、資金成本讓國內多數科學家心存疑慮,然而一個民營科研所卻勇敢地接下了這個挑戰。

被譽為世界生命科學領域“研究圣地”的英國桑格基因組研究中心門前曾貼著一張大海報,寫著:“buy one or get one free?”意思是即使要花錢,也必須選擇參與進來,而不是等待一個免費共享的結果。這種科研理念極大地觸動了創建華大基因的中科院教授楊煥明、海歸留學生汪建等人。于是,1999年,他們懷揣一腔對生命科學的熱忱和愛國情懷,以中國代表的身份,自發地向“人類基因組計劃”提交了注冊申請,讓中國拿到了繼美、英、日、德、法后的第六張全球頂尖基因科研圈的“入場券”,承擔了人類基因組計劃中1%的工作。

    第一個中國人基因圖譜

為順利完成基因組測序的“中國部分”,1999年9月,北京華大基因研究中心注冊成立??朔似D苦的環境和設備不足帶來的種種阻礙,在不到一年的時間里,華大基因研究中心與中科院、南方基因組中心、北方基因組中心共同完成了人類基因組計劃的工作。2000年6月,人類基因組“工作框架圖”完成,而楊煥明等人通過網絡遞交的一個測序片斷,因誤差率僅為百萬分之六,創造了世界紀錄。

    華大基因大樓

2003年4月14日,包括我國在內的6國科學家宣布人類基因組序列圖繪制成功,人類基因組計劃的所有目標全部實現,已完成的序列圖覆蓋人類基因組所含基因區域的99%,精確率達到99.99%。其中,人類基因組“中國卷”的繪制工作于2001年8月26日宣告完成。

    華大基因工作人員正在做實驗

在完成了人類基因組測序的工作后,華大基因又陸續完成了國際人類單體型圖計劃(10%)、水稻基因組計劃、家蠶基因組計劃、家雞基因組計劃、抗SARS研究、炎黃一號等多項具有國際先進水平的科研工作,并在《Nature》和《Science》等國際一流的雜志上發表多篇論文。

    水稻基因組計劃

短短10幾年時間,華大基因從支持人類基因組計劃的1%,發展到在世界基因測序上的貢獻超出50%。為中國和世界基因組科學的發展做出了突出貢獻,奠定了中國基因組科學在國際上的領先地位。

 

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基因測序,破譯人體天書

圖文簡介

1953年,人類發現了DNA雙螺旋結構,翻開了記載著生命奧秘的人體天書的第一頁。