新生儿基因测序的双重考验

通过一项耗资2500万美元的项目,数百个美国婴儿将成为基因组医学领域的“先锋者”。科学家们会在这些婴儿出生后不久立刻为他们测序基因。基因组测序和新生儿疾病筛查研究项目的支持者公开表示,对于那些在孩子一出生便想了解其全面基因构成以及整个童年时期情况的父母而言,相关项目将测试它到底多有用以及是否合乎伦殚。     

科学家发现染色体交换 融合基因有利于癌症研究

美国密歇根大学医学院研究人员利用基因测序技术，鉴定出了一系列在染色体交换时发生融合的基因，研究人员认为。这些周期性发生的基因融合可能是导致某些癌症的驱动机制。将来，这些基因融合可能会成为诊断癌症的标记物，或未来药物开发的靶标，这开辟了癌症研究的新领域。相     

如何决定基因测序结果

好莱坞“性感女神”安吉丽娜·朱莉为预防癌症隐患切除双侧乳腺，而她决定手术是因为基因筛查发现她携带家族遗传的缺陷基因BRCAl，导致她罹患乳腺癌的风险大大高于常人。     

靶基因测序平台的构建

目前,在后基因组时代各项研究计划和市场需求的双重推动下,DNA测序技术正在呈现加速发展的势头。毫无疑问,测序技术将被更广泛地应用于科学研究、药物开发和医疗诊断等多个领域,并将深刻地改变人们的生活。现实已经证明,很难用单一一种技术满足不同的应用需求。例如,在科学研究中对人类基因组进行大量的重复测序,超高通量的合成测序等深度测序平台是必不可少的。然而当只需要对少量的PCR产物或靶基因进行快速测序时,如仍然使用昂贵的大型平台将是一种极大的浪费,故使用Sanger测序方法仍不失为理想的选择。在医疗诊断领域,DNA测序一直以来被寄予厚望,人们希望其在疾病预防、诊断和个性化治疗等方面发挥巨大的作用。虽然人们梦想在不久的将来每个人的基因组都能被测定序列,但基于目前测序费用、伦理道德以及我国社会经济和医疗卫生的基本国情,在可预期的未来最为现实和有效的办法还是实现按需对病人进行特定基因即靶标DNA序列的测定,而只对少数特殊人群进行必需的全基因组测序。为此,有必要研发一种用于小规模靶标DNA测序的仪器,它应该具有体积小、样品消耗少、分析速度快、检测灵敏度高和完全自动化操作等特点,而且它对实验条件和操作人员水平不应有特殊要求,可以很方便地部署于各种场合,适应我国各地区医疗卫生发展不平衡的现状。针对这些需求,Sanger测序技术以其技术成熟、成本低和速度快等优势成为首选。因此,本课题的目标就是利用微流控技术研发基于Sanger测序的微型全分析系统。     

关注基因武器

摘要 本文从人类基因组多样性研究成果证实人类种族之间存在基因差异的事实出发,概述了基因武器的产生背景,提出了基因武器的概念。对基因武器的原理、性能和特点进行了分析,对基因武器在全球范围内的研制状况进行了介绍,对基因武器的发展态势及其潜在威胁进行了预测。提出了我国应当呼吁国际社会全面禁止基因武器的研制和使用,寻求对中华民族有效的生物药剂和疫苗,研制对抗基因武器的新型探测和防护器材,以及探索未来反基因战的战法、途径和手段等四项基本对策。
在人类基因组多样性的研究中,已经发现人种之间确实存在基因的差异。这种差异,很可能被种族主义者和恐怖主义分子所利用。他们可以根据不同种族基因组多样性特点,采用基因工程技术手段,设计、研制出针对某一种族的基因武器,从而对某一种族或国家的安全造成潜在的和巨大的威胁。基因武器就是在生物遗传工程技术的基础上,用人为的方法,按照军事上的需要,利用基因重组技术,复制大量致病微生物的遗传基因,并制成生物战剂放入施放装置内所构成的武器。它能改变非致病微生物的遗传物质,使其产生具有显著抗药性的致病菌,利用人种生化特征上的差异,使这种致病菌只对特定遗传特征的人们产生致病作用,从而有选择地消灭敌方有生力量。基因武器杀伤力极其强大,远非普通的生物战剂所能比拟。据估算,用5000万美元建造一个基因武器库,其杀伤效能远远超过50亿美元建造的核武器库。某国曾利用细胞中的脱氧核糖核酸的生物催化作用,把一种病毒的DNA分离出来,再与另一种病毒的DNA相结合,拼接成一种具有剧毒的“热毒素”基因毒剂,用其万分之一毫克就能毒死100只猫;倘用其20克,就足以使全球55亿人死于一旦。正因为如此,国外有人将“基因武器”称为“世界末日武器”。科学家认为,不能排除随着基因操作等知识的日益普及,基因技术被用于制造基因武器的可能。有人甚至预测,基因武器将在5至10年内出现。在战略上,基因武器将使作战方式发生明显变化。使用者只需要在临战前将经过基因工程培养的病菌投入他国,或利用飞机、导弹等将带有致病基因的微生物投入他国交通要道或城市,让病毒自然扩散、繁殖,使敌方人、畜在短时间患一种无法治疗的疾病,从而丧失战斗能力。此外,基因武器可根据需要任意重组基因,可在一些生物中移入损伤人类智力的基因。当某一特定族群的人们沾染上这种带有损伤智力基因的病菌时,就会丧失正常智力。在战术上,基因武器不易被发现,将使对方防不胜防。因为经过改造的病毒和病菌基因,只有制造者才知道它的遗传“密码”,其他人很难破译和控制。同时,基因武器的杀伤作用过程是在秘密之中进行的,人们一般不能提前发现和采取有效的防护措施。一旦感受到伤害,为时已晚,在此之前早已遭到基因病毒的侵袭,很难治疗。此外,基因武器还有成本低、持续时间长、使用方法简单、施放手段多样、不破坏敌方基础设施和武器装备等特点,具有较强的心理威慑作用。目前,至少美国、俄罗斯和以色列都有研制基因武器的计划。美国已经研制出一些具有实战价值的基因武器。他们在普通酿酒菌中接入一种在非洲和中东引起可怕的裂各热细菌的基因,从而使酿酒菌可以传播裂各热病。另外,美国已完成了把具有抗四环素作用的大肠肝菌遗传基因与具有抗青霉素作用的金色葡萄球菌的基因拼接,再把拼接的分子引入大肠肝菌中,培养出具有抗上述两种杀菌素的新大肠肝菌。俄罗斯已利用遗传工程学方法,研究了一种属于炭疽变素的新型毒素,可以对任何抗生素产生抗药性,目前找不到任何解毒剂。以色列正在研制一种仅能杀伤阿拉伯人而对犹太人没有危害的基因武器。为了保护全人类的最大利益,维护和促进世界和平与发展,有效防范基因武器的潜在威胁,我们应采取以下对策：第一,积极敦促国际社会按照1998年联合国大会批准的“关于人类基因组与人类权利的国际宣言”的精神,在全球范围内达成有关限制基因技术的使用,全面禁止基因武器研制的伦理公约和协议;第二,尽快采取行动,认真研究本民族的基因密码,及早察明其中的特异性和易感性基因,有针对性地采用生物工程技术研制有效的生物药剂和疫苗,提高和增强民族的基因抵抗力;第三,积极应用高新技术,针锋相对地研制反基因武器,研制新型探测和防护器材,做到有效识别和防护;第四,针对敌军可能实施基因战的战法、途径和手段进行专门研究,及早制定行动预案。只有这样,在未来可能面临的基因威慑与反威慑的斗争中,中华民族才不致于受制于人。     

日本血吸虫全基因组测序完成

血吸虫是一种可引起人类血吸虫病的寄生虫,在中国乃至世界造成了极大的危害,其种类主要包括流行于亚洲的日本血吸虫和流行于非洲、南美洲的曼氏血吸虫。我们所在的日本血吸虫基因组测序和功能分析协作组完成了对日本血吸虫的全基因组测序。结果显示,日本血吸虫基因组序列由近4亿个碱基组成,含有大量的重复序列(占基因组41%)。我们从中共识别出编码基因13469个,其中有首次发现的与血吸虫感染宿主密切相关的弹力蛋白酶(elastase)基因。在与具有同等大小基因组的非寄生生物比较中,我们发现虽然基因数量相似,但其功能基因的组成却有较大差别:日本血吸虫一方面丢失了很多与营养代谢相关的基因,如脂肪酸、氨基酸、胆固醇和性激素合成基因等,这些营养物质必须从哺乳动物宿主获得;另一方面,扩充了许多有利于蛋白消化的酶类基因家族的成员。这一变化充分体现了血吸虫适应寄生生活,与宿主协同进化的重要特性。血吸虫基因组学研究成果加深了我们对血吸虫生物学特点、分子寄生虫学、分子进化以及与宿主的相互作用等方面的认识。同时,也为血吸虫病的诊断、疫苗研制和新药研究奠定了重要基础。     

基因隐私的伦理和法律规范

基因隐私是个人隐私的深层次内容和重要组成部分,与传统隐私相比具有自身鲜明的特点,因此有必要对基因隐私进行单独的伦理和法律规范.在伦理上只有从根本上防范基因决定论,在法律上只有专门设立基因隐私权,才能对基因隐私进行有针对性的调整和保护.本文着重讨沦基因隐私所带来的问题以及伦理和法律对其的规范.     

关注基因武器

本文从人类基因组多样性研究成果证实人类种族之间存在基因差异的事实出发 ,概述了基因武器的产生背景 ,提出了基因武器的概念。对基因武器的原理、性能和特点进行了分析 ,对基因武器在全球范围内的研制状况进行了介绍 ,对基因武器的发展态势及其潜在威胁进行了预测。提出了我国应当呼吁国际社会全面禁止基因武器的研制和使用 ,寻求对中华民族有效的生物药剂和疫苗 ,研制对抗基因武器的新型探测和防护器材 ,以及探索未来反基因战的战法、途径和手段等四项基本对策。     

西方科学的文化基因初探

科学、哲学、文化是三位一体的，文化基因决定了科学的所有本质特征。西方科学之所以能在西方文化土壤上诞生并得到不断发展，是和西方文化基因密不可分的。西方科学之所以在当今世界一枝独秀，其原因就在于它的文化基因的独特性。这些独特的文化基因主要表现在十个方面。     

随机变化中的有序回应——表观遗传的因果性反思

生命的多样性被进化论归因为随机突变,然而引起变异的根本原因在于条件因素的改变。除了外部的环境,机体还积极创造着自己的内环境;躯体的疾患,与其说来自细胞结构的异常,不如说源于体内生境平衡或稳定性的丧失。在微观层面,那些能与其它基因所提供的遗传气候相协调的基因得到了进化的偏爱。后天外在环境造成的经验影响可以在不更改DNA序列的情况下,通过表观遗传对基因进行修饰使其表达发生转变,从而在代际间继承。可遗传的环境印记挑战了生物学的中心法则,无论哪些特定的基因被激活,表观遗传效应都被环境所诱发,基因的作用更多地缘于生物体对环境刺激的回应。     

领衔基因科研团队的肄业高中生

成立于2007年的深圳华大基因研究院,在全球各基因组中心中位居第三。自承担人类基因组计划1％的工作开始,华大基因先后完成了中国水稻基因组计划、SARA基因组研究、家蚕、家鸡、大熊猫基因组计划等多个项目,为中国和世界基因组科学的发展做出了突出贡献,被业界形象地喻为“基因测序世界工厂”。     

基因治疗

基因治疗是一种主要用于修正疾病相关的缺陷基因的技术。截至2005年1月,全球共有1020个基因治疗临床试验。基因治疗由于尚存在药物生命周期短、给药途径、多基因病和免疫反应等方面的问题,目前还基本处于实验阶段,在临床试验还不是很成功。虽然如此,基因治疗具有经济、直接、高效的优点。在科学家未来的不断努力下,前景十分光明。一、基因治疗的概念人类疾病都是环境因素(如化学物质、辐射、病毒、细菌、营养等)与体内因素(如精神因素、激素、代谢等)共同作用的结果。环境因素与体内因素的相互关系,相当于外因和内因,内因起主要作用,外因通过内因起作用。基因是生物功能的可遗传的单位,是内因的最基本的表现形式。对于非传染性的人体自发性的疾病,主要是人自身的基因及其表达产物出了问题。对于传染性疾病,则是外源的细菌、病毒等病原体通过他们的基因及其表达产物作用于人体而致病。因此,人类疾病的一个主要原因,是人体自身基因出问题,或外源病原体基因及其产物作用的结果。我们刚才提到了基因及其表达产物,现在更具体地说明这些概念的含义。在分子生物学中有一个中心法则,图1表示的是中心法则的示意图。图1 分子生物学的中心法则对人类而言,基因是人体染色体上脱氧核糖核酸(即DNA)的一段序列,是遗传信息的载体。DNA本身可以复制达到新陈代谢和遗传繁殖的目的。基因通过转录过程,产生RNA,即核糖核酸,并进一步通过翻译,生产出蛋白质,即功能作用的具体实现者,也就是我们说的基因表达产物。前面说到的基因出了问题,有以下几种可能：一是自身基因的异常或缺失,二是外源基因的攻击。相应的对策有：对于基因异常或缺失,就是设法加入正常的基因或产物,或补充缺失的基因或其产物,使其发挥应有的正常功能,例如直接加入最终表达物蛋白质。对于外源致病基因或自身病变基因,可以想办法使其不起作用,例如用化学药物阻止这些基因的复制、转录或翻译,或阻断其下游作用通路。可以想像,这些方法可以在中心法则遗传信息传递的任何一个环节使用。基因治疗就是从遗传物质本身,即基因入手,不必产生或纯化基因的最终产物,而是将基因,通常是通过一个载体直接导入人体,再利用人体自身就具有的基因复制、转录与翻译功能来产生这些产物,达到补充正常基因产物或对抗异常基因的目的(参见图2)。图2 基因治疗示意图二、基因治疗的主要特点：从基因治疗的原理可以推断出其主要特点：1.更加经济、方便。因为它利用了人体自身的表达系统和功能,毋需进行产物的分离纯化。2.理论上更加安全。因为它是针对某一特定的异常或缺失基因,不会带来其他的副作用。3.技术上要求更高。因为它必须将基因直接导入人体,并有效调控其表达,因而在操作技术上,特别在有效性与安全性方面提出了苛刻的要求。三、基因治疗涉及到的关键步骤1.基因的识别。识别DNA序列的哪些部分是基因,哪些不是,以及基因的功能为何。对人类自身基因而言,于2003年4月全面完成,中国也参与了的人类基因组计划,识别了3万多个基因。2.疾病的基因基础,就是发现疾病是哪些基因引起的,其作用机制如何。目前国际上的OMIM数据库,即人类孟德尔遗传在线数据库,已经收录了一万多条与疾病相关的条目。3.基因的导入系统。找到了致病基因后,下一个问题是,如何高效、靶向性地导入正常的基因。目前开发了多种导入系统,主要包括逆转录病毒、腺病毒、裸DNA、脂质体等。然而如何针对不同基因不同的目的区,构建高效的导入系统,仍然是科学家们正在不断探索的难题。4.基因表达的可调控性。基因之间存在非常复杂的调控关系,如图3表示的是老年痴呆症相关的基因调控关系,是非常复杂的相互牵制与协同关系。人体本身的基因,是处在整个基因组的大环境下,因而能够进行自身复杂的调控。而导入的基因是装在一个载体上,不具备这些复杂条件,而且我们对这些调控还不十分清楚,因而在什么时候基因该表达,什么时候不应该,以及该表达多少,仍然是巨大的难题。四、基因治疗的现状截至2005年1月,目前全球正在进行1020例基因治疗临床试验,其中约2/3处于临床一期,1.7%处于临床三期。图3 基因调控网络一例(选自KEGG数据库)从所治疗的疾病来看,66%的药物用于肿瘤,其次分别为单基因病(9.4%)、心血管病(8.1%)、传染性疾病(6.6%)等。从所使用的目的基因类型来看,细胞因子最多,占24%,抗原基因14%,肿瘤抑制基因12%,其他还包括自杀基因、缺陷基因、药物抗性基因、受体基因、复制抑制基因等。在地域分布上,美洲占67%,欧洲28%,亚洲、澳洲和非洲分别占1.9%、1.7%和0.1%。从所使用的载体系统来看,27%用的是反转录病毒,26%为腺病毒,裸DNA/质粒为15%。目前世界上只有一个基因治疗药物被批准上市,就是深圳赛百诺基因技术有限公司生产的“重组人p53腺病毒注射液”(商标名：今又生/Gendicine),于2004年1月20日获得国家食品药品监督管理局的准字号生产批文上市。p53是一个肿瘤抑制基因,所以该药主要用于治疗肿瘤。五、基因治疗面临的主要挑战1999年美国一位18岁男孩因为接受基因治疗导致多个器官衰竭,而这据信是因为引起严重的免疫反应而造成的。2002年8月和2003年1月初法国一位小孩和美国一位小孩分别出现了白血病类似的症状,因此美国FDA(食物与药品管理局)在2003年1月暂停了所有在血干细胞上使用反转录病毒载体的基因治疗临床实验。全球对于基因治疗也因此持非常谨慎的态度,这反映在最近几年新批准的基因治疗临床试验方案有所减少：在1999～2004年间,全世界新批准的基因治疗临床方案从117个减少到58个,今年到一月份的数字为1个。总结起来,基因治疗面临的主要挑战在于：1.基因效应时间较短。2.免疫反应：过分反应,特别是重复治疗时。3.病毒载体的问题：病毒虽然经过灭活,但可能会再获得功能而致病。4.多基因病的问题：一个基因不能解决问题,转入基因未必是真正的缺失或异常基因。六、总结基因治疗是从最根本的遗传物质,即基因入手来修正人体功能的缺失或异常,具有经济、直接、高效的巨大优点。虽然在技术上要求很高,以至目前只有一个上市产品,同时还出现了一些失败和挫折,这些挑战将持续很长时间,但从历史发展的规律来看终究是暂时的,在科学家的努力下必将逐步得到解决。因此基因治疗的前景十分光明。     

基因编辑与基因筛选对人影响的伦理差异研究

基因编辑与基因筛选是目前已知的人类控制后代基因的两种可能方式。虽然二者有很多类似之处，基因编辑与基因筛选在对胚胎的处理方式上有很大的区别。朱利安·萨乌列斯库等人认为，这些差别意味着基因编辑存在对人影响的(person-affecting)伤害风险，而基因筛选则不存在这种风险。这种风险上的差别为基因编辑比基因筛选的伦理问题更为严重的观点提供了辩护。然而，上述观点在基因编辑的收益、伤害的风险问题，以及非同一性问题这三方面都面临着有力反驳。要解决基因编辑与基因筛选的伦理优劣问题，需要在这三方面进行进一步研究。     

低氧适应相关基因及其研究策略的思考

低氧适应基因是指一类低氧诱导表达并参与低氧适应反应的基因群.目前已发现低氧适应基因30余个,其主要通过对机体红细胞生成、血管生长和舒缩、糖代谢和应激反应等生理功能的调节,提高机体的氧摄取和氧利用能力.HIF-1作为重要转录因子在这类基因的表达调控方面具有关键作用.系统认识低氧适应基因及其生物学功能,对于探索低氧损伤防护和促进低氧适应的医学策略和相关医药措施具有重要的科学意义.现阶段我国开展低氧适应相关基因的研究策略应考虑(1)重视生物性低氧适应相关基因的研究;(2)重点开展生理性低氧适应相关基因的研究;(3)以低氧应激为导向进行低氧适应相关基因的研究;(4)注重低氧适应相关基因多态性的研究;(5)应用现代生物技术研究低氧适应相关基因.     

基因疗法为患者改良病毒

<正>据国外媒体报道,所谓基因疗法,就是利用正常基因填补或替代基因疾病中某些病变或缺失的基因的治疗方法。近年来,英国牛津和美国费城的一些研究人员宣布,他们对因患有罕见基因疾病而影响视力的病人们进行了治疗,成功使他们的视力获得改善。意大利的科学家们也宣布,他们使患有另外两种基因疾病的病人病情得到了减轻。这些研究结果以及web of Science网站上记录的引文统计,都着眼于基因疗法中的一个类别——而它从诞生伊始,就可谓是备受阻挠。     

基因认识中的还原论和整体论

基因认识的争论主要表现在还原论和整体论两个方面。还原论认为基因是人类对生物认识逐级还原的产物，基因是粒子，传统整体论认为基因不是粒子，是功能单位。新整体论提出基因在实现其转录翻译功能过程中表现出一定的时空性，开放性和自我完善的整合性。     

重复元件介导的重组是新嵌合基因形成的一个重要机制

先前的研究提示重复元件在产生新的嵌合基因中具有机制性的作用,这与经典的外显子洗牌模型是一致的,它依赖于非同源重组。而近期一些关于染色体异常的研究结果显示,异位的同源重组可能对于产生新基因也非常重要。本项研究通过对8种果蝇的年轻基因进行筛选和分析,从中识别出了17个重复片段,它们是在最近1200万年中通过异位重组形成的。它们中的大多数已具有功能,并进化出多样的表达类型和嵌合结构。这些结果证实,重复元件介导的非等位同源重组在产生新嵌合基因中起到重要作用。     

基因也存在“生理周期”

人体活动有着24小时的节律周期。以前认为,只有少数基因和蛋白质是周期性地打开、关闭,但美国科学家发现,身体各个器官的数千个基因,每天的起伏变化也都是可预测的,它们的活动周期则受多种复杂方式的控制。了解基因在一天中如何周期性地开关,是掌握许多生理功能的关键,包括睡眠和新陈代谢。霍华德?休斯医学院研究人员、得克萨斯大学西北医学中心的约瑟夫·塔卡哈斯在20世纪90年代发现了节律基因及其蛋白质产物,他和其他研究人员确定了该基因为CLOCK,并发现其他两种蛋白BMAL1和NPAS2,能在白天与基因结合激活它们,另外4个节     

科技期刊中生物信息学常见名词用法错误辨析

为准确编辑生物信息学稿件,对目前科技期刊生物信息学稿件中最常见的一些既有关联又有区别的名词用法错误进行了辨析。结果表明:生物信息学稿件中常见的基因、蛋白质、核苷酸序列、氨基酸序列、同源性、亲缘关系等名词的使用及其表述经常有误甚至有歧义;同时对基因和蛋白质的符号表达错误进行了辨析,虽然有90%的科技期刊中基因符号已用斜体字母表达,但其中还是有很多基因符号尤其以基因命名的引物名称以及重组质粒中的基因符号未能用斜体字母表达。该研究结果可为科技期刊编辑掌握生物信息学稿件中最基本的一些名词的使用及其表述提供参考。     

基因与生殖干预中的伦理问题

基因研究已经从对疾病与遗传相关基因的探索,延伸到对表达与调控环节的干预（包括生殖干预）,并借助外源基因在内的基因网络和相关技术来避免遗传缺陷,以达到提高人类生存质量的目的,这已经成为生物医学的前沿。与此相关的化理道德问题,特别是ＤＮＡ克隆对生殖干预将地人类向理想的自由王国迈进时,传统的伦理道德将迎来新的挑战,因此,建立客观,科学的评价体系,在充分肯定基因技术在生殖干预中造福于人类的积极作用的同时