人類基因組計劃已取得的成果

人類基因組計劃已取得的成果HGP自1990年10月正式啟動至今已有5年多時間，這5年所取得的成就使得人們不再像80年代后期那樣對HGP的可行性持懷疑態(tài)度，正如美國HGP負責人FrancisCollins所說的，我們已從人類基因組計劃中學到最重要的一課是這個計劃是可以完成的。而且在HGP5周年之際，人們發(fā)現(xiàn)在資金未能達到原定資助強度的條件下，已提前完成了原定的進度。HGP主要包括四項任務：（1）遺傳圖譜的建立；（2）物理圖譜的建立；（3）DNA順序測定；（4）基因的識別。具體地來說這5年來有著如下四個方面的進展：1．遺傳圖譜遺傳圖譜是通過計算連鎖的遺傳標志之間的重組頻率來確定它們之間的相對距離，測定單位用厘摩（cM）表示，1cM相當于1％的重組頻率，大致相當于1Mb的長度。遺傳連鎖圖無論對于物理圖譜的構建還是對于重要生物學性狀或疾病的定位都是至關重要的。至1994年底，在法國和美國科學家共同努力之下，完成了應用RFLP標志和可用PCR方法進行批量分析的微衛(wèi)星DNA為標志，包含5826個位點，覆蓋4000cM，分辨率高達的遺傳圖譜的制作。1996年3月法國科學家又報道了完全以微衛(wèi)星標志構建的遺傳連鎖圖，其中包括2335個位點，分辨率為。這些工作提前完成了原定于1998年完成的分辨率為2～5cM的計劃，不僅為進一步的物理圖譜構建提供了重要的依據(jù)，還可應用這張遺傳圖譜，通過基因組掃描（GenomicScanning）技術，對那些具有復雜性狀的多基因病（如高血壓、糖尿病、冠心病等）進行連鎖分析，以完成這些疾病所涉及的易感基因的定位。2．物理圖譜物理圖譜用于確定各遺傳標志之間的物理距離，其制作主要是通過大片段DNA操作技術，對標志進行定序和距離測定，為基因的分離、識別和基因組DNA順序測定奠定基礎。物理圖譜的構建這5年來也有了長足的進步：建立了以15086個順序標簽位點（SequenceTaggedSite，STS）為標志，分辨率達199kb的物理圖譜和構建了由225個YAC連續(xù)克隆重疊群組成的、覆蓋范圍達整個人類基因組75％的物理圖譜。預計原定由30，000個STS標志組成，分辨率達100kb的物理圖譜將于1997年完成。此外，應用放射雜交制圖（RadiationHybridMapping）技術來制作物理圖譜也在緊鑼密鼓地進行中。3．DNA順序測定人類基因組全部DNA順序的測定是HGP的核心部分，在過去的5年中這方面也有了異常迅猛的發(fā)展。目前隨著遺傳和物理圖譜工作的已經(jīng)和即將完成，測序就成為今后10年工作的重中之重。在基因組計劃上馬之際，完成的最長的DNA順序是250kb的巨細胞病毒順序，花費了數(shù)年時間。而今，一個大測序中心可在一個月內(nèi)完成一個細菌基因組（大于1Mb）的測序工作。至目前為止，世界上已有L．Hood、B．Booe和Sanger中心等三個研究小組完成了長度大于1Mb的人基因組順序測定，其中包括T細胞受體區(qū)段、9號及22號染色體部分區(qū)段和Hunting-ton舞蹈病基因區(qū)段。大規(guī)模DNA測序技術以及分析大片段DNA序列的生物信息技術的進步，對完成人類基因組全部核苷酸順序測定起著決定性作用，目前的方法有待進一步改進乃至革命。預期全部人類基因組測序工作將于2022年之前完成。4．基因的識別HGP的重要內(nèi)容之一，是識別全部人類基因即基因組中發(fā)生轉(zhuǎn)錄表達的功能單位，并對其結(jié)構進行研究。目前常采用的策略有二：（1）從基因組DNA順序中識別那些轉(zhuǎn)錄表達順序即基因；（2）隨機從cDNA文庫中挑取克隆并進行部分測序。這些隨機測出的部分cDNA順序稱為表達順序標簽（ExpressedSe－quenceTags，EST）。根據(jù)轉(zhuǎn)錄順序的位置和距離繪制的圖譜即轉(zhuǎn)錄圖。過去5年里許多重要疾?。ㄈ绱嘈訶綜合征、Huntig－ton舞蹈病、Wilson氏病、多囊腎病）的致病基因被通過定位克隆技術（positionalcloning）克隆，而隨著轉(zhuǎn)錄圖中所定位的基因的密度和精度的提高，定位克隆技術將逐步被定位候選克隆法（Positional－candidateCloning）所取代。人類基因組計劃中還包括若干個模式生物體基因組計劃（見表），我國重點支持的水稻基因組研究計劃似亦可劃入這一范疇。模式生物體一直就是生命科學領域研究的基本模型，加之它們與人類相比基因組結(jié)構簡單、單位DNA長度上基因密度高，易于基因的識