基因破译，意味着什么？
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2001年10月4日
基因专家谈基因
记者：基因是什么，它能看得见吗？人的基因与动物、植物的基因一样吗？能否被调整、被改进？
刘春生：生物体都由细胞构成，细胞分裂复制的总指挥是分布在细胞核内染色体上的DNA分子。DNA分子像架盘旋上升的“梯子”，“梯子”的横档是四种碱基排列组合而成。人体基因组中仅有3%的DNA片段才形成已知的基因被称为外显子，其余97%是“沉默的DNA”(被称为内含子)，其作用至今不清。
人可以测出基因的存在。染色体中DNA链上所含的密码，决定着当代细胞的结构、功能等特点，也决定着子代细胞的遗传性状。不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。可以笼统地说基因就是遗传密码。
不同物种的基因数目和结构不完全相同。在进化上是近亲的生物其基因一致性较多。改良品种(比如杂交水稻)、基因治疗就是通过调整基因而完成的。
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决定人的肤色、鼻梁高低、胖瘦等性状的基因叫性状基因(外显子)，这部分基因位于哪个片段和位置，这个工作还比较好做，而且，其中有部分是我们近十几年来已经研究发现了的。绝大部分DNA片段是人类未知的，也就是所谓的“沉默的DNA”，它们何时启动、启动后指挥哪些基因表达，这个过程十分复杂，因为性状基因的“开启”或“关闭”听命于DNA链上的一些特殊序列——启动子，启动子的激活就会起动基因的表达，单靠启动子，作用微弱，往往还需要起增强作用的增强子，它也是一种“沉默的DNA”，或者说是一种起指挥作用的调控因子，它们之间在DNA链上不相邻，有的相距很远，这方面的研究工作十分艰难。目前，人类在调整和改进性状基因方面取得很大进展，但是调整调控因子却相当困难。
记者：基因组研究是怎么回事？
马玉燕：基因组，顾名思义就是一个生物种的所有基因的总和。人类基因组的研究，就是对人的染色体(23对)所有基因的研究。从基因看，人与猪的基因可能只有百分之几的差别，但缘何人为人、猪为猪，二者差别如此之大呢?这就得从基因组角度去找答案。
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记者：人类基因组计划是怎么回事？
刘春生：人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出，1990年正式启动的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列(通俗地说，就是顺序)，发现所有人类基因并搞清它们在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类从分子水平上认识自我。
刘春生：人类基因组计划的工作，这一过程就好比以步行的方式测绘出从起点到终点的路线图，并要标明“沿途”的每一个标志(山、树、湖等)。
刘春生：目前公布的人类基因组图谱只是人类90%碱基对的序列，还不是十分精确的定位，也不是遗传密码的图，故称为“草图”。预计2001年精确定位的序列图才能问世。而且，还有后基因组计划，也就是进一步发现基因在DNA分子链上的排列顺序，这叫结构基因组；在此基础上，破译“沉默的DNA”，发现调控基因的功能，也就是基因是怎样启动、调控的，这是基因的指挥系统，这是功能基因组。它们是人类基因组计划的更重要部分。 人类基因组计划全部完成后，可以总结以前各国的所有性状基因，研究阐明物种进化、生物遗传、个体发育以及生长、繁殖、衰老等最根本的生物学现象，阐明整个人体及各系统、器官的生命活动的最根本原理。
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记者：在人类基因组计划中我国科学家占据了1%的份额，这个“1%”是什么概念？
马玉燕：1999年9月，在英国伦敦召开的第五次人类基因组测序的战略会议上，来自中国的杨焕明教授和各国代表一起讨论战略，共定标准，界定人类基因组的工作区域。就在这次会上，经过积极争取，人类基因组计划国际组织决定由中国承担人类3号染色体短臂上一个约30MB区域DNA序列，约3000万个碱基的测序任务，该区域占整个人类基因组的1%，被称为1%项目。中国因此成为继美、英、法、德、日之后第6个参与该计划的国家，也是惟一的发展中国家。
记者：一旦所有遗传密码被破译，是否可以通过基因手段使人类健康长寿了呢？
马玉燕：一旦人体全部23对染色体基因密码被全部破译，这一基础研究成果会被人类迅速开发应用，在帮助人们治疗疾病和延年益寿方面发挥一定的作用。不过，并不是说人类由此可以长生不老、百病不侵。人的生老病死是自然规律，而且，只有个体的死亡才能保持种族的延续。
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刘春生：关于增寿的研究也已进行了许多年。早在二十年前就已发现细胞内有“生物钟”，就是端粒体，它不断分裂，随着细胞分裂繁殖，它也分裂并变短，最终导致细胞死亡，即细胞分裂繁殖的次数是一定的，不致无限度分裂。细胞内的端粒酶具有维持端粒体不变短的功能，只要将端粒酶基因导入细胞内持续表达。细胞便不衰亡，生命就会延寿。当时这种延寿办法就遭到少数科学家的反对，他们怀疑无限度分裂可能会诱导癌变。今年初的实验也证实，导入端粒酶基因的生物的确出现了癌变。基因增寿只要用于人体，就要相当慎重，不应盲目乐观；即使掌握了基因调控的全部技术，人类伦理能否允许也未可知。
记者：人体生病是由基因决定的吗？
马玉燕：几乎所有影响生命与健康的疾病都与基因有关。除了人类早已认识到的遗传性疾病受基因控制外，肿瘤、肥胖、高血压、冠心病、糖尿病、痴呆、精神分裂症、酒瘾等疾病或行为都与基因有关。主要强调了基因是“内因”，如果人已有基因缺陷，或者基因存在问题，再加上环境、社会、日常生活等因素协同作用，就很可能导致疾病发生。
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基因缺陷轻重不同，重的可以通过修改基因或基因治疗来治病，对轻的，可以根据基因组图提早知道，有针对性地调整生活方式，使人处于最佳生命环境中，推迟发病或减少发病。
刘春生：致病是综合因素形成的，但是现代生活中，与基因有关的病呈现上升趋势，一方面是人类寿命普遍增长了，基因有关的病是细胞分裂到一定程度才表达出来的；另一方面是生活环境导致人的基因突变，突变既然可以发生于体细胞，也可以发生于生殖细胞，使病变基因从这一代传下去，成为一种新的前几辈没有的遗传病。环境污染是最直接、危险的致病原因。
基因致病的另一方面是病毒感染，病毒是结构简单的核酸，简言之，它们就是DNA链或RNA链，它们寄生于细胞中，是野生的“基因”，它们本身在自然状态下会繁衍、也会突变成新病毒(新基因)。
记者：能用基因来诊断疾病吗？
刘春生：基因诊断是进展很快的。以前只是用单个DNA探针来诊断。现在，人们成功组合了“基因芯片”，把数十上百个DNA探针象组合集成电路一样，集中到一个芯片上，只要取病人一点血样化验，就可以确定与这几十或几百种异常基因中的哪一种吻合。而且，我们实验室就正准备将“基因芯片”技术用于临床疾病的诊断。现在已知与疾病有关的基因约5000个。
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记者：可以利用基因来治病吗？
刘春生：80年代未基因工程疫苗投入实际应用，极大地降低了生产成本，使预防疾病既方便又廉价。干扰素等细胞因子、基因工程疫苗现在已成为治疗和预防的常规用药。
自从20世纪70年代发现了可以剪切DNA的内切酶以后，基因工程获得了突飞猛进的发展。人们可以取出基因，剪接、组合、拼接后把重组的基因转入细胞内大量复制，在细胞或个体(如大肠杆菌)中高速表达，最终产生基因产物。
但是，限于技术，许多大分子的糖蛋白或脂蛋白目前难以生产，糖与蛋白或脂与蛋白的结合在哪个位点上难以实现，细胞内的这种基因调控太精密复杂了，有时我们生产了大分子物质，测得DNA序列也完全正确，但它就是没有活性，因为它们在活细胞中是有空间结构的，由哪个位点折叠、折叠多少度都另有调控基因来指挥。越是高级的生物，遗传、基因方面就越是复杂精密。在癌症的治疗方面，癌基因诊断、基因治疗已取得一定进展，其前景是很广阔的。
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记者：基因治疗是不是很复杂？
刘春生：基因治疗并不复杂，在操作上就像输液一样。难点在于研究中要找到合适安全的治疗基因，选好合适的载体，使它们能到靶细胞中改变原来的基因表达而起作用。
我们甚至可以在治疗时提前联接上“自杀基因”，当它发挥作用到一定程度时，输入前体药物，引爆“自杀基因”来避免副作用，比如治疗白血病任务完成，再干预下去要危害到正常细胞时，我们就启动“自杀基因”。
记者：亲子鉴定是怎样用基因技术的？
刘春生：因为人的染色体必定有一半来自父亲，另一半来自母亲。只要取父(或母)与孩子特定的DNA片段做对照，视相同率的大小，就可以说他们有无亲子关系。
记者：基因运用不当也会致病吗？
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刘春生：的确如此，而且已有先例，由于人为因素加快了野生病毒的突变进程，导致了新的疾病产生。就有科学家怀疑，艾滋病就可能是人类用的病毒疫苗与野生病毒杂合形成的。随着基因技术的推进，这种加快新病毒产生的危险无处不在。
美国是运用基因技术最早的国家之一，美国50%—70%的食物品种是用了转基因技术的。美国转基因玉米的抗旱防虫基因已破坏了土质，使亲缘杂草也获得同样的性状而难以被除掉。
所以，防止遗传信息及遗传手段的滥用与错用是个大课题。
另外，据说国内有家公司已生产出治白血病的基因药物——吉粒芬。他们仅用一个15立升的小发酵罐，一年产量可饱和中国市场及东南亚部分市场。这恰恰反映了基因工程产业的特点，高投入、高产量、高利润，先入者为主，竞争很残酷。为了避免基因产业的不必要浪费，就特别需要国家有关部门的宏观调控，保护国产基因产业的市场占有率。
这也再度让我们体会到，中国尽管只争取了1%份额，但从此可加入人类基因组及后续研究，这是具有战略意义的，因为基因资源是21世纪的战略资源，基因工程主导的产业是21世纪的支柱产业。
摘自《医学科普》, http://www.100md.com
记者：基因是什么，它能看得见吗？人的基因与动物、植物的基因一样吗？能否被调整、被改进？
刘春生：生物体都由细胞构成，细胞分裂复制的总指挥是分布在细胞核内染色体上的DNA分子。DNA分子像架盘旋上升的“梯子”，“梯子”的横档是四种碱基排列组合而成。人体基因组中仅有3%的DNA片段才形成已知的基因被称为外显子，其余97%是“沉默的DNA”(被称为内含子)，其作用至今不清。
人可以测出基因的存在。染色体中DNA链上所含的密码，决定着当代细胞的结构、功能等特点，也决定着子代细胞的遗传性状。不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。可以笼统地说基因就是遗传密码。
不同物种的基因数目和结构不完全相同。在进化上是近亲的生物其基因一致性较多。改良品种(比如杂交水稻)、基因治疗就是通过调整基因而完成的。
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决定人的肤色、鼻梁高低、胖瘦等性状的基因叫性状基因(外显子)，这部分基因位于哪个片段和位置，这个工作还比较好做，而且，其中有部分是我们近十几年来已经研究发现了的。绝大部分DNA片段是人类未知的，也就是所谓的“沉默的DNA”，它们何时启动、启动后指挥哪些基因表达，这个过程十分复杂，因为性状基因的“开启”或“关闭”听命于DNA链上的一些特殊序列——启动子，启动子的激活就会起动基因的表达，单靠启动子，作用微弱，往往还需要起增强作用的增强子，它也是一种“沉默的DNA”，或者说是一种起指挥作用的调控因子，它们之间在DNA链上不相邻，有的相距很远，这方面的研究工作十分艰难。目前，人类在调整和改进性状基因方面取得很大进展，但是调整调控因子却相当困难。
记者：基因组研究是怎么回事？
马玉燕：基因组，顾名思义就是一个生物种的所有基因的总和。人类基因组的研究，就是对人的染色体(23对)所有基因的研究。从基因看，人与猪的基因可能只有百分之几的差别，但缘何人为人、猪为猪，二者差别如此之大呢?这就得从基因组角度去找答案。
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记者：人类基因组计划是怎么回事？
刘春生：人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出，1990年正式启动的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列(通俗地说，就是顺序)，发现所有人类基因并搞清它们在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类从分子水平上认识自我。
刘春生：人类基因组计划的工作，这一过程就好比以步行的方式测绘出从起点到终点的路线图，并要标明“沿途”的每一个标志(山、树、湖等)。
刘春生：目前公布的人类基因组图谱只是人类90%碱基对的序列，还不是十分精确的定位，也不是遗传密码的图，故称为“草图”。预计2001年精确定位的序列图才能问世。而且，还有后基因组计划，也就是进一步发现基因在DNA分子链上的排列顺序，这叫结构基因组；在此基础上，破译“沉默的DNA”，发现调控基因的功能，也就是基因是怎样启动、调控的，这是基因的指挥系统，这是功能基因组。它们是人类基因组计划的更重要部分。 人类基因组计划全部完成后，可以总结以前各国的所有性状基因，研究阐明物种进化、生物遗传、个体发育以及生长、繁殖、衰老等最根本的生物学现象，阐明整个人体及各系统、器官的生命活动的最根本原理。
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记者：在人类基因组计划中我国科学家占据了1%的份额，这个“1%”是什么概念？
马玉燕：1999年9月，在英国伦敦召开的第五次人类基因组测序的战略会议上，来自中国的杨焕明教授和各国代表一起讨论战略，共定标准，界定人类基因组的工作区域。就在这次会上，经过积极争取，人类基因组计划国际组织决定由中国承担人类3号染色体短臂上一个约30MB区域DNA序列，约3000万个碱基的测序任务，该区域占整个人类基因组的1%，被称为1%项目。中国因此成为继美、英、法、德、日之后第6个参与该计划的国家，也是惟一的发展中国家。
记者：一旦所有遗传密码被破译，是否可以通过基因手段使人类健康长寿了呢？
马玉燕：一旦人体全部23对染色体基因密码被全部破译，这一基础研究成果会被人类迅速开发应用，在帮助人们治疗疾病和延年益寿方面发挥一定的作用。不过，并不是说人类由此可以长生不老、百病不侵。人的生老病死是自然规律，而且，只有个体的死亡才能保持种族的延续。
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刘春生：关于增寿的研究也已进行了许多年。早在二十年前就已发现细胞内有“生物钟”，就是端粒体，它不断分裂，随着细胞分裂繁殖，它也分裂并变短，最终导致细胞死亡，即细胞分裂繁殖的次数是一定的，不致无限度分裂。细胞内的端粒酶具有维持端粒体不变短的功能，只要将端粒酶基因导入细胞内持续表达。细胞便不衰亡，生命就会延寿。当时这种延寿办法就遭到少数科学家的反对，他们怀疑无限度分裂可能会诱导癌变。今年初的实验也证实，导入端粒酶基因的生物的确出现了癌变。基因增寿只要用于人体，就要相当慎重，不应盲目乐观；即使掌握了基因调控的全部技术，人类伦理能否允许也未可知。
记者：人体生病是由基因决定的吗？
马玉燕：几乎所有影响生命与健康的疾病都与基因有关。除了人类早已认识到的遗传性疾病受基因控制外，肿瘤、肥胖、高血压、冠心病、糖尿病、痴呆、精神分裂症、酒瘾等疾病或行为都与基因有关。主要强调了基因是“内因”，如果人已有基因缺陷，或者基因存在问题，再加上环境、社会、日常生活等因素协同作用，就很可能导致疾病发生。
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基因缺陷轻重不同，重的可以通过修改基因或基因治疗来治病，对轻的，可以根据基因组图提早知道，有针对性地调整生活方式，使人处于最佳生命环境中，推迟发病或减少发病。
刘春生：致病是综合因素形成的，但是现代生活中，与基因有关的病呈现上升趋势，一方面是人类寿命普遍增长了，基因有关的病是细胞分裂到一定程度才表达出来的；另一方面是生活环境导致人的基因突变，突变既然可以发生于体细胞，也可以发生于生殖细胞，使病变基因从这一代传下去，成为一种新的前几辈没有的遗传病。环境污染是最直接、危险的致病原因。
基因致病的另一方面是病毒感染，病毒是结构简单的核酸，简言之，它们就是DNA链或RNA链，它们寄生于细胞中，是野生的“基因”，它们本身在自然状态下会繁衍、也会突变成新病毒(新基因)。
记者：能用基因来诊断疾病吗？
刘春生：基因诊断是进展很快的。以前只是用单个DNA探针来诊断。现在，人们成功组合了“基因芯片”，把数十上百个DNA探针象组合集成电路一样，集中到一个芯片上，只要取病人一点血样化验，就可以确定与这几十或几百种异常基因中的哪一种吻合。而且，我们实验室就正准备将“基因芯片”技术用于临床疾病的诊断。现在已知与疾病有关的基因约5000个。
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记者：可以利用基因来治病吗？
刘春生：80年代未基因工程疫苗投入实际应用，极大地降低了生产成本，使预防疾病既方便又廉价。干扰素等细胞因子、基因工程疫苗现在已成为治疗和预防的常规用药。
自从20世纪70年代发现了可以剪切DNA的内切酶以后，基因工程获得了突飞猛进的发展。人们可以取出基因，剪接、组合、拼接后把重组的基因转入细胞内大量复制，在细胞或个体(如大肠杆菌)中高速表达，最终产生基因产物。
但是，限于技术，许多大分子的糖蛋白或脂蛋白目前难以生产，糖与蛋白或脂与蛋白的结合在哪个位点上难以实现，细胞内的这种基因调控太精密复杂了，有时我们生产了大分子物质，测得DNA序列也完全正确，但它就是没有活性，因为它们在活细胞中是有空间结构的，由哪个位点折叠、折叠多少度都另有调控基因来指挥。越是高级的生物，遗传、基因方面就越是复杂精密。在癌症的治疗方面，癌基因诊断、基因治疗已取得一定进展，其前景是很广阔的。
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记者：基因治疗是不是很复杂？
刘春生：基因治疗并不复杂，在操作上就像输液一样。难点在于研究中要找到合适安全的治疗基因，选好合适的载体，使它们能到靶细胞中改变原来的基因表达而起作用。
我们甚至可以在治疗时提前联接上“自杀基因”，当它发挥作用到一定程度时，输入前体药物，引爆“自杀基因”来避免副作用，比如治疗白血病任务完成，再干预下去要危害到正常细胞时，我们就启动“自杀基因”。
记者：亲子鉴定是怎样用基因技术的？
刘春生：因为人的染色体必定有一半来自父亲，另一半来自母亲。只要取父(或母)与孩子特定的DNA片段做对照，视相同率的大小，就可以说他们有无亲子关系。
记者：基因运用不当也会致病吗？
, 百拇医药
刘春生：的确如此，而且已有先例，由于人为因素加快了野生病毒的突变进程，导致了新的疾病产生。就有科学家怀疑，艾滋病就可能是人类用的病毒疫苗与野生病毒杂合形成的。随着基因技术的推进，这种加快新病毒产生的危险无处不在。
美国是运用基因技术最早的国家之一，美国50%—70%的食物品种是用了转基因技术的。美国转基因玉米的抗旱防虫基因已破坏了土质，使亲缘杂草也获得同样的性状而难以被除掉。
所以，防止遗传信息及遗传手段的滥用与错用是个大课题。
另外，据说国内有家公司已生产出治白血病的基因药物——吉粒芬。他们仅用一个15立升的小发酵罐，一年产量可饱和中国市场及东南亚部分市场。这恰恰反映了基因工程产业的特点，高投入、高产量、高利润，先入者为主，竞争很残酷。为了避免基因产业的不必要浪费，就特别需要国家有关部门的宏观调控，保护国产基因产业的市场占有率。
这也再度让我们体会到，中国尽管只争取了1%份额，但从此可加入人类基因组及后续研究，这是具有战略意义的，因为基因资源是21世纪的战略资源，基因工程主导的产业是21世纪的支柱产业。
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