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)為已到了對人類基因組全部30億bp,5-10萬個基因進行整體制圖和測序的時候,以達到人類基因組完善而系統(tǒng)認(rèn)識的目的。1985年美國學(xué)者提出了人類基因組項目(human genome project),引起學(xué)術(shù)界巨大反響和熱烈爭論,經(jīng)兩次會議研究后,1988年美國國會批準(zhǔn),由國立衛(wèi)生院(NIH)和能源署(DOE)負(fù)責(zé)執(zhí)行,此后成立了國際性組織――HUGO(human genome organization),組織了國際性的合作研究。這是一項耗資數(shù)十億美元,全球性的大科學(xué)項目,預(yù)計2005年可完成基因組順序分析,這將對生命科學(xué)的發(fā)展作出巨大的理論和實用價值的貢獻。
1990年美國又建立了國家研究中心和國內(nèi)若干大的中心。1992年法國研究組構(gòu)建了1-1Mb YAC文庫,生產(chǎn)了大量的遺傳標(biāo)記,首先繪制出21號染色體長臂的重疊YAC克隆,引起了科學(xué)界的轟動。HUGO先后于1988-1993年每年召開一次人類基因組的國際會議。1992年在巴西還召開了第一次南北人類基因組會議,使發(fā)展中國家也參與了這項研究,并提出“人類遺傳多樣性項目(human genetic diversity project),得到與會各國支持。我國與于1993年正式組織人類基因組研究,標(biāo)志我國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進行基因的生化分析,也就是要進行人類基因定位。全部核苷酸順序的分析,有助于了解結(jié)構(gòu),認(rèn)識功能,亦即人類能夠“讀出”并“讀懂”人類基因組的全部ATGC語言,從遺傳學(xué)來認(rèn)識人類正常功能和病理變化,也是從分子水平來認(rèn)識人類自身的結(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)和測序(sequencing),同時發(fā)展人類和模型生物基因定位和測序的新技術(shù)。全過程又可分為4個階段(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;完成核苷酸順序測定。當(dāng)然這4個階段是相互交叉進行的。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庫后,已可制出多色細(xì)胞遺傳圖譜,分辯率可達100-200kb。全自動化測序儀不斷更新,極大提高了測序的準(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.建立重疊序列測定;D核苷酸序列測定
人類基因組項目的研究重要內(nèi)容包括致病基因的鑒定、克隆與分析(圖7-7)。這不僅局限于孟德爾式的單基因遺傳病,還包括人類腫瘤和眾多常見復(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)生的機理,同時也認(rèn)識正常生物學(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)語言來闡明生命的本質(zhì)和各種生命現(xiàn)象。
圖7-7 7號染色體的基因圖示7號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