世界上第一个黄种人全基因组序列图即将由我国科学家绘制完成,这项工作正在位于深圳市盐田区的深圳华大基因研究院内紧锣密鼓地进行着。
该研究计划被命名为“炎黄一号”。计划发言人叶佳说,以黄种人的基因组图谱为研究目标,将为黄种人的基因研究和疾病治疗提供更准确和更有针对性的“基因标准图库”,“好比为你的基因做了一张参考CT”。
据悉,该研究由深圳华大基因研究院、生物信息系统国家工程中心及中国科学院北京基因组研究所的科学家共同承担,这一合作团队是曾经参与了“人类基因组计划”1%任务的主要成员。计划一旦成功,意味着中国将实现人类基因组序列图绘制工作从1%到100%的成功跨越。
目前全世界共发现2000个与疾病有关的人类基因,其中有1500个已在美国用于临床诊断。叶佳说,我国经政府批准用于临床诊断的基因种类仅几十个,不到美国的3%。由于黄种人突变位点与白种人不尽相同,不能完全照搬国外的诊断标准。因此,“开展黄种人基因与疾病关系的基础和应用研究显得意义非凡,但前提是,黄种人的基因组要有一个标准序列图,深圳开展的工作不一定就能定为标准图,但一定是黄种人的第一个”。
相关技术的进步,尤其是新测序仪器的问世,大大加快了这一计划的速度。由六国合作的“国际人类基因组计划”,耗资数亿美元,花了几年时间才完成了任务;而如今利用新技术可在几个月时间内,花几千万人民币就能完成。“随着技术上的不断突破,有望在年内降至万元水平。”叶佳说。
“将来每个人都可能拥有自己的基因组图谱,就像拥有自己的CT图一样,”叶佳说,“这意味着实现个体化诊断、个体化治疗的梦想越来越近。”
“炎黄一号”计划同时也是我国科学家与英国桑格基因组研究院合作进行的千人个体基因组多态性研究的一部分。这一计划的主要内容是,以新一代测序和高性能计算机技术为支撑,通过对白、黑、黄三人种进行大样本的全基因组测序和序列比较,探索人类基因组在不同人群中的多态性分布和变化规律。
科学家认为,个人测序与之前的人类基因组计划有所不同。之前的测序没有在每个染色体的两个副本之间、甚至是不同捐赠者的DNA之间作出区分,从而混淆了等位基因。
今年以来已经宣布完成个人基因组图谱的有两人。一是今年六月美国贝勒医学院的基因组中心,宣布完成了诺贝尔奖获得者、“DNA之父”詹姆斯·沃森的个人基因组序列图;另一个是今年9月刚刚在美国学术杂志上发表的,以传统测序方法完成的基因组研究先锋CraigVenter的个人基因组序列图。以上两人均为白种人,根据华尔街投资者预测,这些重量级人物的基因组图谱的绘制,预示着个人基因组时代的大幕已经拉开。
中国的“炎黄计划”启用了与以上两人不同的测序仪器,测序结果将填补黄种人基因组序列图的空白。该项目启动以来,得到了科技部、国家发改委、中科院、深圳市等国家部委、科研机构和地方政府及企业的关注和支持。
昨日,记者亲身探营深圳华大基因研究院,穿梭在这个活力与智慧并存的科研团体中,寻找着这个与黄种人基因组族谱解码相关的种种“蛛丝马迹”。
深圳华大基因研究院位于盐田区海山街道北山路中段,在这栋11层的高楼,8-11层分布着多个实验室,穿行在这些新装修的楼宇间,四处可见到标有基因符号以及基因项目的宣传图。
黄种人的基因组中国测
专门用于DNA样本测序研究的测序实验室,是基因组图谱研究的核心实验室。测序实验室外的墙壁上,白底黑字的“黄种人的基因组中国人来测—履行大国责任”几个大字,意味深长,也凸现了此项研究的意义与价值。
测序实验室里,5台进口测序仪24小时不间断地对DNA样本进行测序,“专家并不需要长时间呆在这里,设备的自动化程度相当高。”工作人员介绍说。
据介绍,2006年底新一代DNA测序仪面世,速度提高了上百倍,成本大大下降,使得测定一个人基因组的费用由当初的30亿美元下降至如今的几十万美元,并有望在几年内降至千余美元的水平。随着技术含量的升高,进口测序仪的测序通量,相当于100台传统测序仪的通量,这也大大降低了科研成本。
百余名精英协同作战
在测序文库制备—DNA实验室内,几位科研人员手持移液管,小心翼翼地将样本注入不同成分的溶液。一端连接的电脑设备忙碌地读取着数据更新值。此时在楼上的生物信息中心内,收集样本测序后所得数据,在这里得到后续处理,这个“压力大,工作量大的活”不仅需要科研人员保持旺盛的斗志,还需具备敏锐的观察力。
简单而言,基因组图谱的试验进程,被划成采集、前期处理、测序、后期分析几个步骤,而看似简单的几个步骤,却需要华大百余名科研精英的长期协同作战。
科研人员平均年龄不到35岁
和刚注册不足半年的深圳华大基因研究院一样年轻的是,华大现有的百余名科研人员平均年龄在35岁以下。据相关人员称,深圳华大的科研人员,均来自北京华大基因研究中心和中国科学院北京基因组研究所。而且是涵盖了生物、数学、物理以及计算机类等复合型人才。
这批6月份才入驻深圳的科研人员们中,不乏已在北京成家者。“深圳对我们充满了吸引力。”有关负责人表示,“落户”深圳,对于华大以及科研人员本身来说,都是一个新开始,一个充满了挑战意味与灿烂前景的开始。
面对着繁重的科研任务,刚到深圳的科研人员,已经习惯了从实验室、食堂,到百米外宿舍区间,三点一线的简单生活。日常最多的娱乐活动,仅仅是乒乓球室或篮球场上做做运动。然而,这批年轻的科研人员脸上没有丝毫倦色。
“华大在深注册,就意味将从此扎根在这里。”有关负责人说:“华大带着科研人员进驻,华大选择了深圳,也代表深圳选择了华大,和深圳一样,我们都充满了活力和激情。”
“金凤凰”为何栖落梧桐山
为何选址盐田作为研究所所在地?华大基因研究院的有关负责人称,可以用“深圳与华大就像谈恋爱,相互看对了眼”来形容两者的相互吸引。
他坦言,代表着亚洲基因研究最高水平的华大基因研究院,选在深圳,一方面是深圳对于高端科技创新人才的吸引力;另一方面是深港创新圈现有的发展速度以及未来的深远影响,扎根深圳,借助深港交流与世界紧密联系,是华大未来的发展方向,也是当初选择的理由。
有关负责人表示,深圳华大基因研究院是在深圳市政府、盐田区政府及企业的共同支持下,由中国科学院北京基因组研究所及北京华大基因研究中心为主体共同组成,于2007年4月4日完成注册。研究院的法律性质为民营非企业,即非国有公益性研究实体。华大对自身“使命”的表达上,明确标着“以新一代测序技术突破为切入点,建设高通量基因组大科学工程技术平台,进行相关的公益性科学研究;强调技术集成、组合创新和高效精细管理;勇敢探索符合基因组科学发展的创新体、机制和运行模式,继续领跑亚洲基因组科学。”
而记者也了解到,华大自入驻深圳以来,已经与香港的科技专家、多家大学院校有过广泛的交流,而未来的深圳华大科研所,还将吸纳更多的基因科研人才和科研资源。未来华大的发展方向,就是通过深港创新圈的效应,不仅要努力维持华大基因研究领先亚洲的位置,还要与国际接轨,建设成为国际性的基因组中心。用三年时间完成三个有重要科学和产业意义的基因组研究项目(炎黄计划、熊猫行动、健康项目),发表有重要国际影响的科学论文,全面开展基因与医学的临床研发,建成有可持续基金支持发展的国际性基因组中心。
多项基因研究成果
深圳制造
2003年10月22日,深圳赛百诺基因技术有限公司向外界宣布,其研制开发的抗癌新药———“重组人p53腺病毒注射液”(商品名“今又生”),10月16日获得国家食品药品监督管理局颁发的新药证书。世界首个基因治疗药物在中国领得“出生证”。这一药物是拥有自主知识产权的广谱肿瘤基因治疗制品。
自1990年美国的第一个人体基因治疗试验以来至“今又生”诞生之时,世界上有近100家基因治疗公司,有700余个基因治疗临床方案,但此前一直没有一种安全有效的基因治疗药物正式问世。“今又生”的研制成功标志着基因治疗研究发展达到了新的里程碑。
2006年月1月,由深圳市输血医学研究所开展的中国人群血型基因结构研究取得重大成果:率先在国际上大量和系统地发现并报道了中国人群的血型等位基因序列结构和相关的11个新等位基因,并研究开发了新型血型基因分型技术,有望取代传统的血清学鉴定。
知多D
人种之间的差别
仅是某基因的频率不同
任何一个人种都没有某个或某些专有的基因,人种之间的差别仅仅是某种或某些基因的频率不同。
例如,决定血型的IA[等位基因在欧洲白种人中频率比较高,IB等位基因在亚洲黄种人中频率比较高。Ii等位基因在南美印第安人中比较高。但它们都有Ii、IA、IB3种等位基因。其次,由于各种中间类型的存在,各种族之间并没有不可逾越的界限。例如,埃塞俄比亚人和南印度人的特征介于白种人和黑种人之间,南西伯利亚人和乌拉尔人的特征介于白种人和黄种人之间,而千岛人则具有白种、黄种、黑种3个主要人种的特征。