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“DNA之父”首获个人基因组图谱

  美国科学家詹姆斯·沃森是脱氧核糖核酸(DNA)分子结构双螺旋模型的发现者之一,被誉为“DNA之父”。

  1953年3月,沃森与工作伙伴弗朗西斯·克里克发现了DNA的双链分子结构。这项发现使两人成为诺贝尔医学奖得主,为人类探索生命遗传秘密开辟道路。

  57年后,已经79岁的沃森将成为世界上首位获得自己基因组图谱的个人。美国一家基因技术公司将在30日交给沃森一张DVD光盘,上面记录有数万个人类基因中30亿个碱基对在沃森细胞内DNA双链上的排列位置。

  对沃森而言,这张刻有个人基因组图谱的光盘好比“生命之书”。对人类来说,这张光盘的诞生预示着普通人不久也能拥有属于自己的基因组图谱,向破解“生命密码”迈进一步。

  “吉姆工程”

  两年前,沃森同意,由美国454生命科学公司为自己绘制完整的基因组图谱。这家基因技术公司将相关工作命名为“吉姆工程”,“吉姆”是沃森名字“詹姆斯”的昵称。

  通过所提取的沃森血样,454生命科学公司在两年时间里逐个识别沃森基因的30亿个碱基对,并用67天时间为这些碱基对排序,从而绘制了沃森的基因组图谱。

  为确保完整性,参与“吉姆工程”的专家分别识别沃森两套染色体所包含DNA的基因序列,即共60亿个碱基对。人类通常有两套染色体,分别来自父母,二者之间的差异在0.01%左右。为保证准确,这些科学家6次复查。

  “吉姆工程”将在5月底之前结束。454生命科学公司30日将在美国得克萨斯州贝勒大学举行一个仪式,届时会交给沃森一张DVD光盘,上面以数据形式刻有他的基因组图谱。

  根据最初达成的协议,沃森的个人基因组图谱将于31日在美国国家卫生研究所网站上公开发表,作为研究数据供全世界察看。这样一来,有兴趣的专家可以上网查询沃森的基因组图谱,依据其基因排列顺序推断,沃森是否害羞、爱不爱冒险、会不会患上精神疾病等等与基因遗传有关的表象特征。

  对于参与“吉姆工程”的初衷,沃森告诉美国《新闻周刊》:“我一直想当个英雄。”他解释说,希望以自己的行为鼓励人们破译属于自己的基因组图谱。沃森相信,基因组图谱中蕴含的遗传信息能够让人们防患于未然,“过上更健康的生活”。

  《新闻周刊》记者沙朗·贝格利注意到,沃森位于纽约的实验室里不仅放有诺贝尔奖证书和其他奖状,还有一幅电影海报大小的镜框,里面是沃森两个儿子幼年时的照片。沃森的一个孩子患有精神疾病,有孤独症和精神分裂症的症状。

  普及在即?

  令普通人也负担起绘制个人基因组图谱的费用,这是454生命科学公司发起“吉姆工程”的目的之一。随着沃森个人基因组图谱的诞生,实现这种可能性似乎并不遥远。

  早在1990年,美国政府开始了“人类基因组图谱计划”。这项计划历时10多年、耗资40亿美元,识别了构成人类所有基因的30亿个碱基对,揭示了这些碱基对在DNA链上的排列顺序。这项浩大的遗传学工程的研究对象来自不同个人的基因,沃森因此成为个人基因组图谱被绘制的第一人。

  与“人类基因组图谱计划”相比,“吉姆工程”所用时间和金钱都大幅下降,得益于技术进步。尽管反复6次核查、为60亿个碱基对排序,绘制沃森基因组图谱的“基姆工程”前后只用了不到2年时间,花费只有100万美元。

  454生命科学公司创始人和总裁乔纳森·罗思伯格认为,绘制个人基因组图谱的成本还会进一步下降。他说:“我们正向着1万美元基因组图谱努力,而且不久会是1000美元基因组图谱。”

  如果罗思伯格的预言实现,普通人出钱绘制个人基因组图谱将成为趋势。当前,在美国接受一套遗传检测需要花费300美元至数千美元不等。

  除去价钱因素,绘制个人基因组图谱与传统的遗传检测相比还有其他优势。贝勒大学遗传学专家理查德·吉布斯认为,遗传检测针对性和局限性较大,只能确认被检测基因是否是人类已知的基因变异种类之一。如果绘制个人基因组图谱,则能够以之与人类基因组图谱基准相比较,可以发现任何异常。

  此外,如果使用传统医学手段,往往需要反复检测,才能确定是否存在遗传变异,而个人基因组图谱一生只用绘制一次。

  “生命密码”

  个人基因组图谱隐藏的遗传信息好似“生命密码”,如果破译,可以自人们出生之日起就采取相应对策,减少患上特定疾病的风险,防患于未然。

  沃森举例说,如果一个孩子的基因组图谱显示,这个孩子患上糖尿病的风险较高,那么就应该严格控制这个孩子的体重。这样一来,在这个孩子学会走路之前,他患上糖尿病的风险已经大大降低。

  还有不少科学家认为,绘制出个人基因组图谱,意义不仅在于降低患病风险,还可以铲除疾病根源。

  目前人类已知,单个基因缺陷能够引起难以治愈的疾病,比如遗传性胰腺病囊肿性纤维化和遗传性慢性舞蹈病等等。

  然而,有同样基因缺陷的不同个人未必都患上同样疾病。例如,BRCA1型基因突变被认为是导致乳腺癌的主要原因之一,然而,并非所有携带这类型基因突变的女性都成为乳腺癌患者。不完全统计显示,携带有BRCA1型基因突变的女性中,有30%的人没有患上乳腺癌。此外,同卵双胞胎有一样的基因排列顺序,但有60%的同卵双胞胎没有患上同样疾病。

  这些案例说明,某种基因突变或者某个基因序列并非造成疾病的唯一原因。454生命科学公司总裁罗思伯格说:“我们知道,不仅仅是你的基因和你的环境(决定了你是否健康),而是你基因组图谱中的其他基因。”

  以BRCA1型基因变异为例,科学家认为,一些携带此类基因变异的女性并没有患上乳腺癌,很可能因为她们的基因组图谱中存在其他“缓和基因”,抑制了变异基因致病的作用。

  这解释了绘制基因组图谱的意义。人体内单个的基因并非孤岛,它们彼此联系,相互作用,从而影响人体健康。绘制个人基因组图谱,能有利于发现那些有抑制作用的“缓和基因”。

  罗思伯格说:“如果我们能够发现那些‘缓和基因’……我们就能辨别,你属于那(不会患上乳腺癌的)30%还是那(会患上乳腺癌的)70%。”

  “密码”难解

  尽管基因技术发展迅速,科学家不得不承认,完全破译人类遗传学的“密码”并非易事,绘制个人基因组图谱并非解决人类健康问题的“万灵药”。

  基因组图谱的巨大医疗应用潜力建立在准确基础上。美国《新闻周刊》报道认为,目前仍处于基因技术的初级阶段,差错率难免不低。沃森本人也承认,不在乎公开自己的基因组图谱,但担心其中出现差错,令自己为莫须有的患病可能担心。

  另外,考虑到不同基因之间的相互作用,要断定具体某一个或某几个基因造成某种疾病更加困难。

  最近,华盛顿大学的遗传学家托马斯·摩根最近检测了70个基因,有研究称这些基因与心血管疾病有关。摩根和他的同仁检测了这些基因中的85个异常碱基,但无法证明这些异常碱基增大了患心血管疾病的风险。《美国医学会杂志》周刊上个月发表了他们的研究结果。

  即使人类能够完全读懂基因组图谱,也有专家担心,这并不意味着人们能因此过上沃森所言的“更健康的生活”。

  美国国家遗传学专家安吉拉·崔帕尼尔认为,绘制个人基因组图谱可能导致“基因宿命论”泛滥。她举例说,如果从基因组图谱中得知,自己患结肠癌的几率较大,“基因宿命论者”往往会自暴自弃,而不是谨遵医嘱定期作结肠镜检查降低风险。她说,一些人会说:“管它呢,反正怎样都会患病,不如再来块奶酪蛋糕。”

  沃森自己也承认,如果基因组图谱证明,自己有某个基因变异增大了患病风险,只有不吃巧克力才能降低风险,也不会听从医嘱。

  沃森还说,如果基因组图谱证明,自己有患上老年痴呆症的基因,希望不被告之。(袁原)

(责任编辑:史少晨)
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