十年探索，难称华丽的起步——人类基因组草图诞生十周年

　　

     2000年6月26日（美国东部时间），美国总统克林顿与美两大人体基因研究组织的科学家在白宫联合宣布：有史以来的第一个人类基因组草图完成。“利用这个新知，人类将获得巨大利益。它能彻底改变我们对大多数疾病的诊断、预防和治疗的方式”，克林顿当时如是说。

        如今，10年过去了，预想中的医疗革命并未到来，似乎在未来数十年里，这场革命依然不会发生。人类基因组图谱到底产生了什么样的影响？它改变了什么？十年的探索又遭遇了哪些困惑与迷茫？

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        生物学进程因其而改变

        最近，《自然》杂志面向全球1000多名生物工作者，就人类基因组草图对其影响、未来发展等问题进行了问卷调查。

        调查结果表明，几乎所有受访者都承认他们受到基因组草图的某种影响，它改变了他们的职业生涯，激发他们向更多新的问题发起挑战。高达69%的受访者表示，他们或在人类基因组项目的激励下立志成为一名科学家，或因其改变了自己的研究方向；大约90%的受访者称他们的研究从人类基因组测序中受益，46%的人称自己获益匪浅；近三分之一的受访者表示，他们在日常研究中几乎每天都会用到基因组序列图谱。

        随着基因组草图的完成，人们对自身的基因情况也越来越关注，生物学家们更是如此。15%的受访者称自己进行过基因测试；20%的人说在花费不超过1000美元的情况下会选择进行测试；60%的人表示只有在花不到100美元或者免费时，他们才会进行基因测试。当然也有一些人对此不以为然，有17%的受访者表示，即使倒给钱，他们也不会这么做。

        基因组序列图谱的意义自然不仅是对某位科学家个体认知的影响，受其影响最大的还是科学本身。有近60%的受访者表示，生物科学受人类基因组序列的影响最大，受益最多，人类基因图谱的完成，改变了生物学的进程；而相比之下，只有20%的人觉得临床医学也同样受益匪浅。

 

        测序仅仅只是开始

        过去十年的研究显示，错综复杂的基因组涉及了人类生物学知识的方方面面，远远超出了人类过去的认知范围。要测定2万个左右的蛋白质编码基因，在今天来说已是比较简单的事。但这并不代表人类就理解了这些基因，在各种各样的生物活动过程中，基因的编码有不同的形式，每一种形式又都会有不同的作用，测定仅仅是开始，并不能解释这些基因的作用和演变进程。相对于整个基因组图谱来说，一基因—一蛋白质的模型太简单了，而据此以管窥豹，还缺乏足具说服力的科学依据。

        正因如此，科学家对人类基因组的研究可以说是刚刚起步，而深测序技术现在已然成为生物科学研究的一个主要内容。在后基因组生物学时代，研究者的注意力已经完全超出了蛋白质编码基因领域，还有更多的未知领域需要进行更深入地研究描绘。如DNA元素百科全书计划(ENCODE)和人类基因组外遗传计划等大型项目，正是在此领域的更新努力。

        对于这幅“人体的第二张解剖图”，目前科学家仅仅描出了其轮廓，还需要“细绘局部”，还需要进行“着色”，还需要进行“微观色差处理”……

 

        数据海洋，分析梦魇

        如今，随着定序技术和计算生物学的发展，基因测序成本不断下降，测序速度也日益提高。然而，更快、更便宜的测序也带来了分析难题。缺乏高端设备支持，要处理日益增加的海量数据，让许多科学家力不从心。缺少合格的生物信息学专家、计算能力不足、没有合适的软件和算法来进行数据分析等等一系列问题使得海量数据变成科学家的分析梦魇。

        实际上，遭遇数据梦魇是意料之中的事。早在人类基因工程的最初阶段，就有关于数据处理和分析的担忧。科学家正在想方设法解决这个问题。而目前所想到的最好办法，则要依赖于正在兴起的信息新技术——云计算。美国国家人类基因组研究所(NHGRI)在今年3月专门研究了数据分析问题，提出可运用如谷歌、亚马逊、微软等公司的存储和计算能力解决基因数据梦魇问题，并计划于今年推出下一个基因组五年计划；欧洲分子生物学实验室下属的欧洲生物信息研究所在今年5月发布了欧洲核苷酸档案，表示将向各研究机构免费提供实验数据和生物基因组研究工具。

 

        探索之路，任重而道远

        回首这十年，人类基因组图谱绘就后的变化不足为奇。今天对基因组测序和开发利用的原理，与10年前并无二致，而据此建立的希望——寻找新的药物、开发新的诊疗手段和疫苗、寻求因人而异的个性化治疗手段，仍等待着科学家们去实现。回想起来，也许10年前对于人类基因组测序所能带来的好处有些夸大其辞了。《自然》杂志的调查结果表明，有超过47%的人认为当时所希翼的愿景有些夸大，有40%的人则认为当时的设想是现实的，而只有12%的人认为人类基因组图谱所带来的前景被低估了。

        “我确实觉得由人类基因组计划带来的收获是非凡的，对我的研究有着巨大的影响，但对于普通人来说，我还是觉得它被夸大了”，一位接受《自然》杂志调查的科学家说，这也是众多受访者的典型反应。实际上，在所有受访者中，有超过三分之一的人认为，基于遗传信息开发出的个性化药物要想广泛使用，至少还需要10年至20年的时间，超过25%的人认为这个时间会更长，而有5%的人更悲观，认为在他们的有生之年是看不到这样的成就了。

        在酝酿人类基因组工程之初，有科学家预言，测定第一个图谱需要15年的时间，而要理解它的全部意义，则需要一个世纪。正如美国加州大学生物学家戴维·豪斯勒所言，在第一个十年所发生的仅仅是序曲，人类要了解基因组的全部意义，还有很长的路要走。

        10年前人类基因组图谱的绘就，是一个里程碑，被很多人认为是生物技术世纪诞生的标志。但在探索人类自身奥秘的科学进程中，它仅仅是一个开始，未来之路并不平坦。（记者  刘海英）