基因定位取得了巨大成就,新的分子生物學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展與完善,使許多學(xué)者認(rèn)為已到了對(duì)人類基因組全部30億bp,5-10萬(wàn)個(gè)基因進(jìn)行整體制圖和測(cè)序的時(shí)候,以達(dá)到人類基因組完善而系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的目的。1985年美國(guó)學(xué)者提出了人類基因組項(xiàng)目(human genome project),引起學(xué)術(shù)界巨大反響和熱烈爭(zhēng)論,經(jīng)兩次會(huì)議研究后,1988年美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn),由國(guó)立衛(wèi)生院(NIH)和能源署(DOE)負(fù)責(zé)執(zhí)行,此后成立了國(guó)際性組織――HUGO(human genome organization),組織了國(guó)際性的合作研究。這是一項(xiàng)耗資數(shù)十億美元,全球性的大科學(xué)項(xiàng)目,預(yù)計(jì)2005年可完成基因組順序分析,這將對(duì)生命科學(xué)的發(fā)展作出巨大的理論和實(shí)用價(jià)值的貢獻(xiàn)。
1990年美國(guó)又建立了國(guó)家研究中心和國(guó)內(nèi)若干大的中心。1992年法國(guó)研究組構(gòu)建了1-1Mb YAC文庫(kù),生產(chǎn)了大量的遺傳標(biāo)記,首先繪制出21號(hào)染色體長(zhǎng)臂的重疊YAC克隆,引起了科學(xué)界的轟動(dòng)。HUGO先后于1988-1993年每年召開(kāi)一次人類基因組的國(guó)際會(huì)議。1992年在巴西還召開(kāi)了第一次南北人類基因組會(huì)議,使發(fā)展中國(guó)家也參與了這項(xiàng)研究,并提出“人類遺傳多樣性項(xiàng)目(human genetic diversity project),得到與會(huì)各國(guó)支持。我國(guó)與于1993年正式組織人類基因組研究,標(biāo)志我國(guó)也正式參與了這基世界性宏偉科學(xué)研究工程。
人類基因組項(xiàng)目主要目標(biāo)與程序:①研究人類遺傳的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu);②確立人類生物學(xué)的DNA順序;③進(jìn)行基因的生化分析,也就是要進(jìn)行人類基因定位。全部核苷酸順序的分析,有助于了解結(jié)構(gòu),認(rèn)識(shí)功能,亦即人類能夠“讀出”并“讀懂”人類基因組的全部ATGC語(yǔ)言,從遺傳學(xué)來(lái)認(rèn)識(shí)人類正常功能和病理變化,也是從分子水平來(lái)認(rèn)識(shí)人類自身的結(jié)構(gòu)與功能特征。醫(yī)學(xué)全在線www.med126.com
人類基因組全順序分析分兩大步驟:即制圖(mapping)和測(cè)序(sequencing),同時(shí)發(fā)展人類和模型生物基因定位和測(cè)序的新技術(shù)。全過(guò)程又可分為4個(gè)階段(phases)如圖7-6所示:①構(gòu)建1cM的遺傳圖;②構(gòu)建物理圖;③建立重疊克隆系(cntig);④;完成核苷酸順序測(cè)定。當(dāng)然這4個(gè)階段是相互交叉進(jìn)行的。由于新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),現(xiàn)今定位的基因與日俱增,許多DNA多態(tài)遺傳標(biāo)記的運(yùn)用,已可制作相鄰標(biāo)記平均距離為5cM的基因或DNA片段,其中有的已達(dá)1-2cM。1995年可制出1-5cM的遺傳圖。物理圖的制作在用FISH技術(shù)和YAC庫(kù)后,已可制出多色細(xì)胞遺傳圖譜,分辯率可達(dá)100-200kb。全自動(dòng)化測(cè)序儀不斷更新,極大提高了測(cè)序的準(zhǔn)確性和效率。
圖7-6 人類基因組研究階段示意圖
A.1cM的基因圖構(gòu)建;B。物理圖構(gòu)建;
C.建立重疊序列測(cè)定;D核苷酸序列測(cè)定
人類基因組項(xiàng)目的研究重要內(nèi)容包括致病基因的鑒定、克隆與分析(圖7-7)。這不僅局限于孟德?tīng)柺降膯位蜻z傳病,還包括人類腫瘤和眾多常見(jiàn)復(fù)雜病等。研究的成果不僅使人們從分子水平闡明各種疾病發(fā)生的機(jī)理,同時(shí)也認(rèn)識(shí)正常生物學(xué)結(jié)構(gòu)和功能,其最終成果必將是巨大的,甚至尚難以預(yù)料所產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響,但至少可以看出,它將促進(jìn)從整體到細(xì)胞水平全面深入發(fā)展為分子醫(yī)學(xué),并揭示人類自身的奧秘,用遺傳學(xué)語(yǔ)言來(lái)闡明生命的本質(zhì)和各種生命現(xiàn)象。
圖7-7 7號(hào)染色體的基因圖示7號(hào)染色體上已定位的遺傳病,
不包括已定位的DNA片段及其他未導(dǎo)致遺傳病的基因