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人类基因组十周年:它实现了什么,又未能实现什么

探索人类基因组项目在基因测序和医学治疗方面的影响,揭示复杂的关联和未来的挑战。

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人类基因组,生日快乐。2000年6月26日,一群科学家在白宫宣布,他们已获得了一份基因蓝图的工作草案。他们尚未测序所有基因;人类基因组项目及其私营部门的竞争对手Celera Genomics 仍有一些空白需要填补。尽管如此,科学家们相信这些数据可能包含某些疾病病因的线索,并可能带来新的治疗方法。甚至在项目开始之前,一些科学家就持怀疑态度:绘制基因组图谱是否是浪费金钱和时间?即使在公众的欢呼和总统的讲话中,科学家们也警告说,应用这些结果需要时间。现在,十年过去了,许多人都在问:我们学到了什么?在这里,我们整理了一些关于该项目影响的观点。坏消息? 有些人认为,实际获得的医学治疗比宣传的要少。与常见的变异和特定疾病之间的简单关联不同,测序揭示了极大的复杂性。研究人员现在认为,稀有变异之间错综复杂的关联可能导致许多疾病。

《纽约时报》本月尼古拉斯·韦德安德鲁·波拉克的文章清楚地说明了这些困难。一项最近的研究发现,大约100个在统计学上与心脏病相关的基因变异,在预测19,000名接受了12年跟踪调查的女性中谁会患上心脏病方面毫无价值。传统的家族史调查方法是更好的指导。与此同时,制药行业尚未找到曾经预测的“新药的聚宝盆”,而是陷入了对潜在药物靶点信息的过剩之中。[《纽约时报》]

就基因测序而言,过去需要数年时间和数百万美元才能完成的工作,现在只需几个月和数千美元。然而,有些人担心,为了更快地测序而进行的努力导致的技术使得读取结果越来越困难。

速度上的进步……是有代价的。一次只能对短段 DNA 进行测序,因此必须通过查找它们之间的重叠来将这些片段连接起来。虽然早期的仪器可以测序长达900个碱基对的片段,但大多数高速机器产生的“读数”不到100个碱基对。这意味着重叠部分要短得多,使得连接片段更加困难,因此组装器使用现有基因组作为指南——这可能导致错误。[《新科学家》]

好消息? 尽管人类基因组项目迄今为止在先进医学治疗方面的产出可能不如预期,但对于生物学家来说,其发现似乎比预期的要多。让那些寻求实际临床应用的人感到沮丧的复杂性,催生了丰富的研究领域。《自然新闻》对1000多名生命科学家进行了调查,许多人表示,测序的基因组极大地促进了他们的工作。

接受调查的几乎所有生物学家都在某种程度上受到了人类基因组序列可用性的影响。《自然》杂志的民意调查显示,高达69%的受访者表示,人类基因组项目激励他们成为科学家或改变他们的研究方向。约90%的人表示,他们自己的研究受益于人类基因组的测序——其中46%的人表示“受益显著”。几乎三分之一的人“几乎每天”都在研究中使用该序列。“对于像我这样的年轻研究人员来说,很难想象没有它,生物学家是如何进行研究的,”一位科学家写道。[《自然新闻》]

也有人称赞这项研究提供的基因组数据可访问性有助于进一步的研究——其中包括现任美国国立卫生研究院(NIH)主任、前人类基因组项目负责人弗朗西斯·柯林斯。

“例如,经过我实验室和其他几个实验室多年的努力,并估计花费了5000万美元,才在1989年找到了囊性纤维化基因,”柯林斯在本周出版的《自然》杂志上的一篇观点文章中写道。“现在,这样的项目可以在几天之内由一名优秀的研究生完成……,”他写道。柯林斯说,一位有抱负的遗传学家只需要互联网、一些廉价的化学品、一台用于扩增特定 DNA 片段的热循环仪,以及一台通过光信号“读取”DNA 的 DNA 测序仪。[《国家地理》]

《自然新闻》的民意调查也暗示,科学家们认为,对人类遗传学基础的更好理解、更好的测序数据分析系统,以及来自人类表观基因组计划等其他研究的更多信息,将有助于将这些生物学知识转化为临床应用——有些人认为将在未来10到15年内实现。另一些人则表示,我们只能拭目以待。这正是博德研究所所长埃里克·S·兰德在谈到基因测序与治疗之间的直接联系时,告诉《纽约时报》的。

“唯一诚实地回答就是,我不知道,”兰德博士说。“你可以选择成为一个乐观主义者或悲观主义者,但最好的方法是做一个实证主义者。” [《纽约时报》]

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图片:flickr / net efekt

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