30亿对碱基序列测完之后……(李佳伦)
[2013-03-22 17:53:55]

    作者:李佳伦 华东师范大学生命科学学院 学生  上海市第五届大学生科普创作培训班 学员

    1985年,科学家们提出人类基因组计划(human genome project, HGP),旨在揭开人体所有基因的密码,即人体所有约30亿对碱基的排列组合。这项计划于1990年正式启动,预算达30亿美元,由美、英、法、德、日和我国科学家共同承担。

    2000年6月26日人类基因组工作草图完成。这是值得全人类振奋的事情,因为这一工作揭开了我们体内最神秘、最重要物质—DNA所包含的信息。但是振奋之余,科学家们犯难了。因为做这件事情的出发点是探求生命最本质的东西,更好地了解一些人类疾病的本源,然后解决它们,造福于人类。固然,很多科学问题在这一计划完成后很好地被解释了,很多疾病的机制或者起因也被阐明了,但是,我们人类在疾病面前还是弱者,还不能完全克服它们。为什么呢?科学家们发现,原来我们体内DNA只是含有一些固有的信息,像一个花园,我们通过人类基因组计划看到了这个花园里面有各种花草树木,但是,这些花草树木的生长多种多样、千变万化,不同的园丁、不同的季节、不同的施肥条件会呈现给我们一个完全不同的景色。在人体内,DNA、蛋白质等生物分子各种各样的修饰就像不同的园丁、不同的季节、不同的施肥条件,这样才造就了生命的多姿多彩,同时也造就了疾病的复杂性。但是,不要担心,人类基因组计划完成之后,甚至于还没有完成之前,有的科学家已经意识到这一点。因此,一门比较前沿的学科——表观遗传学,已逐渐形成并发展壮大。

    表观遗传指的是DNA序列不发生变化,但基因表达却发生了可遗传的改变。说的通俗点,就是和花园里的花草树木的种类一样,没有增多或减少,只是它们的高低、开花与否、茂盛程度不一样罢了,而这些现象是因为不同园丁的修剪、植物经历不同季节的洗礼和营养的充足或缺乏导致的。在完全相同的条件下,两个花园可以看起来一模一样,一旦条件稍微改变,就会给我们呈现完全不同的两个世界。现在,表观遗传的研究已经取得了巨大的进展,也对人类的很多疾病提出了许多潜在的、有意义的靶点。例如癌症,科学家们发现,我们的DNA其实包含了很多与癌症有关的基因:有的是抑制癌症的,称之为抑癌基因;有的是诱导癌症发生的,称之为致癌基因。癌症的发生往往与致癌基因的活跃或抑癌基因的萎靡有关,就像社会上警察厉害了,坏人就会收敛;坏人得势了,很多时候警察也就无能为力了。那么,是什么导致警察或者坏人势力差异呢?这就涉及到了调控基因的表达。在体内,基因的表达受很多因素的影响,有DNA的甲基化修饰、组蛋白的修饰等等。表观遗传学家的研究就揭示了什么样的调控会有什么样的现象。在癌症中,发现致癌基因的DNA甲基化水平比较低,抑癌基因则相反;致癌基因与抑癌基因组蛋白修饰也存在一定的规律。这样,我们就可以找出很多的靶点,进而研发出一些针对性的药物以杀死肿瘤。

    说了这么多,大家应该知道人类基因组计划完成后,为什么我们人类在疾病面前还是那么不堪一击了吧。不是我们不够强大,而是疾病太复杂了。不过无须担心,而今越来越多的表观遗传研究已经进入了疾病治疗阶段,相信不久,我们就能战胜很多疾病了。

2013年3月
 

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