后基因组时代的生命科学研究——研究热点转向基因功能

　　

 

 在后基因组时代，基因组研究的重心将转向基因功能，即由测定基因的DNA序列、解释生命的所有遗传信息转移到从分子整体水平对生物学功能的研究上，在分子层面上探索人类健康和疾病的奥秘。大规模的功能基因组、蛋白质组以及药物基因组的研究计划已经成为新的热点，生物信息技术是后基因时代的核心技术。实际上，早在“后基因组时代”正式来临之前，科学家们就已经开始了这些属于后基因组研究热点的研究。

    (一) 蛋白质组学

    蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象的新的研究领域，主要研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律，建立完整的蛋白质文库。人类基因组计划已经确定人类3万多个基因在23对染色体上的位置及其碱基排列顺序，后基因组时代科学家将盘点人类蛋白质组里所有蛋白质，研究其生理功能。蛋白质组学与基因组学同等重要，甚至更为重要，因为基因的重要作用最终是由蛋白质来体现的。进入21世纪，蛋白质组学的基础与应用研究正以指数增长，它将带来巨大的经济和社会效益。例如，对于2003年肆虐全球的SARS病毒，科学家们已经从最初的确立病原和基因组测序，发展到分析病毒蛋白和这些蛋白在病毒的复制和发病机制中的作用，从而为研制防治SARS的新的药物和疫苗奠定基础。

    (二) 功能基因组学

    功能基因组学是指在全基因组序列测定的基础上，从整体水平研究基因及其产物在不同时间、空间、条件的结构与功能关系及活动规律的学科。人类基因组计划在基因表达图谱方面已取得一定进展，但它有90%的功能尚不明确，功能基因组学将借助生物信息学的技术平台，利用先进的基因表达技术及庞大的生物功能检测体系，从浩瀚无垠的基因库筛选并确知某一特定基因的功能，通过比较分析基因及其表达的状态，确定基因的功能内涵，揭示生命奥秘，甚至开发出基因产品。功能基因组学在后基因组时代占有重要位置，其研究成果直接给人类健康带来福音。

    (三) 药物基因组学

    尽管人类的基因99.99%是相同的，但在药物作用机制、药物代谢转化、药物毒副作用等方面都存在着个体差异。药物基因组学以提高药物疗效与安全性为目的，研究影响药物作用，药物吸收、转运、代谢、清除等过程中的基因差异，通过对疾病相关基因、药物作用靶点、药物代谢酶谱、药物转运蛋白基因多态性等方面研究，寻找新的药物先导物和新的给药方式，并指导临床用药。药物发现经历了从自然界发现药物、随机筛选发现药物到以机制和靶结构为基础的新药发现和开发过程，但未在根本上从基因分子水平了解疾病发病的实质以及药物与基因组之间的相互作用关系，长期缺乏有效治疗诸如遗传病、肿瘤等疾病的药物。人类基因组计划的完成还掀起新一轮的基因热潮和生物科技竞赛，各大跨国制药公司看好基因药物市场，已投入大量资金，利用基因研究开发新药物，抢占基因药物市场。

    (四) 生物信息学

    生物信息学是应用计算机技术研究生物信息的一门新生学科，它将生物遗传密码与电脑信息相结合，通过各种程序软件计算、分析核酸、蛋白质等生物大分子的序列，揭示遗传信息，并通过查询、搜索、比较、分析生物信息，理解生物大分子信息的生物学意义。完成人类基因组计划，获得生命“天书”之后，人类急需破译基因组所蕴涵的功能信息，解码生命。在后基因组时代生物信息学的作用将更加举足轻重，要读懂“天书”，仅仅依靠传统的实验观察手段无济于事，必须借助高性能计算机和高效数据处理的算法语言。只有如此，“天书”才能发挥它应有的价值。生命科学的革命性巨变已把生物信息学推到了前台，生物信息技术已成为后基因时代的核心技术之一，在蛋白质组学、功能基因组学、药物基因组学等领域必将更有用武之地，从而对生命科学(尤其是医学)的发展产生无法估计的巨大影响。