“个体化基因组”的美妙与困惑

    今年，人类生命科学史上的重要一页———人类基因组草图公布已跨过了第十个年头。2000年6月，参加人类基因组工作项目的美、英、法、德、日和中国的六国科学家共同宣布：人类基因组草图绘制工作完成。这项重大研究成果标志着人类在研究自身的过程中迈出了关键的一步。在这项计划的完成过程中，中国占据了1%项目的任务份额，代表着中国科学家在这个划时代的里程碑上刻上了中国人的名字。

 

    如今，“个体化基因组时代”为人类描绘了一个美好的未来。但是，生命远比想像的复杂得多，科学家至今无法为某些问题给出一个简单的答案。未来的基因组学时代，人类可能会遇到更棘手的问题———法律问题、伦理道德问题、个人隐私问题……日前，在中国科协科普部、中国遗传学会、中科院北京基因组研究所、中科院遗传与发育生物学研究所共同主办的“人类基因组草图公布十周年纪念会”上，多位专家回忆了十年前那激动人心的时刻，同时对基因组学未来的发展进行展望，并提出了值得人类深思的基因伦理问题。

 

    主持人：本报记者胡其峰

 

    嘉 宾：于 军  中科院北京基因组研究所副所长、博士

 

    吴超群 复旦大学遗传工程国家重点实验室教授

 

    王延光  中国社会科学院应用伦理研究中心研究员

 

“个体化基因组时代”终将到来

 

    主持人：现在有个名词叫“个体化基因组时代”，它意味着什么？

 

    于军：“个体化基因组时代”为人类描绘了一个美好的未来：那时，我们可以知道某一种药物为什么会对一部分人有治疗作用而对另一部分人不起作用，甚至起负作用；那时会针对个体疾病的状态和遗传基础的独特性对症下药；也会针对个体化的药靶研制出个性化的治疗药物和治疗手段……这将是一个巨大的医疗市场。

 

    所谓“个体化基因组时代”到来的标志是什么呢？就是一台基因测序仪。到那个时代应该能够在一天里完成一个人的基因组测序。现在有两个目标口号，一个是100美元测定一个基因组，这期待第四代基因测序仪来完成；另一个是1000美元测定一个基因组，这期待第三代测序仪能够实现。第一代测序仪的特长是通量低，长序列。第二代测序仪高通量、短序列。第三代测序仪，高通量、高速度、单分子、长序列。第四代是高通量、高速度、单分子、长序列、低成本。10年前，测定一个人的基因组，大约花了近10亿美元，用了13年的时间；而现在测一个人的基因组也就1万美元、一周左右的时间。在今年或者未来的3年至5年，第三代测序仪就会占领市场，成为主要的仪器，再过十年，第四代测序仪就会出现。未来是基因组学实现理想的一个重要时期。当第三代基因测序仪广泛应用时，大规模应用基因组技术的“个体化基因组时代”就到来了。

 

    中国面对的问题和挑战都有哪些呢？假如我们能够实现1000美元测定一个人类基因组，我们有没有准备好？是买别人的机器还是自己研发？如果要买的话需要花多少钱？可以想象，尽管测一个人的基因组很便宜，1000美元甚至100多美元，但是中国有十多亿人，要花费多少钱？这个数字相当大。中国一定要加快研制自己的DNA测序仪。我们的团队正与有关单位合作研制第二代和第三代测序仪器。但我们的力量有限，应该有更多的团队和单位加入到这个行列中来。这是我们迎接基因组学新时代的必要准备。

 

基因与健康息息相关

 

    主持人：基因和健康的关系主要涉及哪些方面？

 

    吴超群：讲到基因和健康的关系，涉及的方面很多。第一，基因与长寿。因为人类基因组计划的完成和后续的研究进展，使得我们有可能对长寿的相关基因组研究全面铺开。据统计，一共有260多个基因是和长寿有关系的。把这些基因分类，涉及到DNA修复、能量代谢、细胞凋亡、细胞分裂周期调控、氧化还原和氧化调节、生长与发育。从长寿的角度来看，我们现在对长寿和基因以及基因相关变异对长寿的影响有了初步的了解。

 

    第二，基因和疾病。去年“863”项目就做了五种常见病的全基因组分析研究，包括精神疾病、高血压、糖尿病、肺癌、食管癌，在研究完成之后要开发出相应的易感性技术，也就是要将这些研究成果推向应用，这些研究对疾病里的易感人群是好事，对降低发病率提高健康水平非常有帮助。

 

    目前，一门新的学科———公共卫生基因组学正逐步发展，成为医学、卫生学研究的一个新领域，其目的是探索人类的基因与行为、生活方式、饮食、环境因素等的关系，并通过这些对疾病进行有效的预防。这样就出现了疾病的预警检测，对没有症状的个体来说，比如说单基因病还没有出现症状，可以进行检测。对一些常见病、多因素疾病，通过这种检测可以达到预警的效果。随着测序仪器的发展，随着每一个全基因组测序费用的降低，未来每个人都可以测一下自己的序，通过分析确定一些疾病的风险。这方面已经开展5000例人类基因组计划，我们国家承担了100例。

 

    于军：在灵长类动物中，只有人类的寿命达到了50年以上，我认为以人为本的基因组学研究在人类50岁以后健康方面将会有很大的突破。

 

无法忽视的基因伦理问题

 

    主持人：人类基因组研究带来的伦理问题主要体现在哪些方面？

 

    王延光：比如隐私和保密问题。基因的信息被研究出来以后，谁来控制基因信息的使用？使用会不会侵犯隐私，会不会影响保护？

 

    比如公平性问题。谁来使用这些技术？是不是只要有钱就能用？保险公司等单位可否利用基因信息为开展业务服务？社会怎样对待一个人和群体的基因缺陷？未成年的孩子进行基因检测后，如确定了某些疾病的风险但症状并不是马上出现，家长及社会是不是有这样的权利让孩子承受这样的心理压力？

 

    比如生殖的问题。医务人员怎样对待检测结果？对胎儿进行的基因检测结果如何利用？

 

    比如基因缺陷治疗问题。这涉及到社会范畴的问题。什么才是缺陷？什么才是残疾？残疾是疾病吗？寻求医治是否贬低了残疾的个人。

 

    比如基因增强问题。我们要做基因增强，必须规定一些标准，怎样来提高？怎样来增强？什么是好的基因？什么是坏的基因？如果我们认为高大是好基因，那么矮小就可能被人歧视。这些规定都可能引起社会上的歧视，产生社会问题。

 

    还有产品的商业化问题、谁拥有基因和DNA片段的知识产权问题以及人类的自由意志等哲学方面的问题等等。

 

    我国在加入人类基因组研究以后成立了伦理法律和社会问题委员会，这个委员会于2000年12月2日发表了声明，提出四点：人类基因组的研究及其成果的应用应该集中于疾病的治疗和预防，而不应该用于优生；在人类基因组的研究及其成果的应用中应始终坚持知情同意或知情选择的原则；在人类基因组的研究及其成果的应用中应保护个人基因组的隐私，反对基因歧视；在人类基因组的研究及其成果的应用中应努力促进人人平等，民族和睦及国际和平。这些声明表明了我国在人类基因组研究中遵循的伦理原则。

 

    于军：从基因组的角度来讲，我们能够找到聪明人和相对聪明人相关的基因。但是如何来解释它，应用它，就不是科学家能够说的上的，而在于社会的接受程度。例如，几十年前人工授精对社会的震撼很大，不用结婚也可以生孩子，但到现在人工授精的孩子已经有了自己的孩子，社会对这一现象的接受程度是和每个人对法律的识别和科学发展都相关的。在未来十年之内社会要接受这样的测试，这是现实。只不过有智商不高的基因标记的人应该有维护隐私的权利，这是一个社会问题，相信这个问题会解决。

 

    回忆

 

“穷棒子精神永放光芒！”

 

    于军：1998年4月一天的凌晨2点左右，我正在美国西雅图的家中睡觉。忽然自动传真机响了起来，来了一封信，是中科院原遗传研究所所长陈受宜老师发的，邀请我回到中科院遗传与发育所———当时叫人类基因组中心———担任中心副主任。我爬起来签上自己的名字就传了回去。这是人类基因组计划早期的一步。

 

    胡松年（中国科学院北京基因组研究所研究员）：国际人类基因组计划1%项目做下来，我最大的感觉是为国家争得了荣誉。到2000年4月，我们一共做了500198个序列，当时做完之后没有欢呼雀跃的感觉，就是想终于做完了，没有给国家丢脸。那时的工作条件非常艰苦，中国科学院原遗传研究所所长陈受宜老师在我们工作的小楼内放了一张纸，上面写着：“穷棒子精神永放光芒！”精神的激励要远远大于肉体上的承受能力。做科研是一定要有一些精神的，这是我做完1%项目最大的感触。

 

    背景资料

 

人类基因组研究大事记

 

    1860至1870年，奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟德尔遗传定律。

 

    1909年，丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词，用以表达孟德尔的遗传因子概念。

 

    1944年，3位美国科学家分离出细菌的DNA（脱氧核糖核酸），并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。

 

    1953年，美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。

 

    1969年，科学家成功分离出第一个基因。

 

    1990年10月，人类基因组计划在美国正式启动。

 

    1999年9月，中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%，也就是3号染色体上的3000万个碱基对。中国是继美、英、日、德、法之后第六个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的唯一发展中国家。12月1日，国际人类基因组计划联合研究小组宣布完整地破译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体基因完整序列的测定。

 

    2000年3月14日，美国总统克林顿和英国首相布莱尔发表联合声明，呼吁将人类基因组研究成果公开，以便世界各国的科学家都能自由地使用这些成果。4月底，中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基因组的工作框架图。5月，国际人类基因组计划完成时间再度提前，预计从原定的2003年6月提前至2001年6月。5月8日，德、日等国科学家宣布，已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。

 

    6月26日，中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布首次绘成人类基因组“工作框架图”，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。12月14日美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱。这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。

 

    2001年2月12日，中、美、日、德、法、英等6国科学家联合在学术期刊上发表人类基因组“工作框架图”及初步分析结果。8月26日，人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成。

 

    2003年4月14日，中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。已完成的序列图覆盖人类基因组所含基因区域的99%，精确率达到99.99%，这一进度比原计划提前两年多。至此，人类基因组计划共耗资27亿美元，比原先预计的30亿美元有明显节省。