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。     

戊型肝炎基因重组疫苗的中试放大和临床研究

中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所承担的国家863计划“戊型肝炎基因重组疫苗的中试放大和临床研究”，是采用基因工程技术方法，获得表达具有保护灵长类动物免受戊型肝炎病毒感染的候选疫苗，通过中试放大研究，完成制造工艺和鉴定规程，制备出可用于人体免疫接种、安全有效的疫苗针剂成品，通过严格的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期临床试验，观察体内抗体产生的滴度和持续时间，使人体内抗戊型肝炎病毒抗体持续时间达两年以上，     

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.     

关于“甲型H1N1流感”的命名

本次流感的病原体是一种新的甲型H1N1流感病毒,是猪流感、禽流感和人流感三种流感病毒基因重组后产生的新毒株。世界卫生组织（WHO）在初期将此次流感称为“猪流感”,但本次流感流行表现为在人与人之间传播,而没有发现在猪之间传播。     

关于“甲型H1N1流感”的命名

本次流感的病原体是一种新的甲型H1N1流感病毒,是猪流感、禽流感和人流感三种流感病毒基因重组后产生的新毒株。世界卫生组织（WHO）在初期将此次流感称为“猪流感”,但本次流感流行表现为在人与人之间传播,而没有发现在猪之间传播。     

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。     

基因突变帮助了早期人类生存

<正>科学家们在近期的一项研究中,定位了帮助原始人类适应新食物的基因,而这些基因在人类征服新环境的过程中发挥着重要作用:脂肪酸去饱和酶1基因(FADS1)和脂肪酸去饱和酶2基因(FADS2),它们表达后产生的酶与脂肪酸的消化有关。加州大学伯克利分校的拉斯马斯·尼尔森教授称,“这两个基因帮助我们的祖先适应了一种活动范围更大的生活方式。研究者最初在非洲观察到的结果显示,这种生活方式的改变可能是饮食结构改变的结果。从原先主要食用富含脂肪的海洋动物,转变为允许人们有更大活动范围的替代饮食,从而与6~8万年前非洲大陆上现代人类(解剖学意义上)     

人特异性microRNA分子miR-941在人类进化中作用

MicroRNA介导的基因调节在很多生理过程中发挥重要作用。中国科学院上海生命科学研究院计算生物学研究所Philipp Khaitovich研究小组与云南大学生命科学学院俞海菁研究小组等合作,探索了MicroRNA分子miR-941在人类进化中的作用。他们发现,在人类基因组中,miR-941大约在600—100万年前从一个进化上易变的串联重复序列上形成。     

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.     

Reticulation inside the Species Boundary

gene trees and species trees. We construct different lineage histories for different genes, in spite of the fact that intragenic recombination ensures that building a gene tree can become an exercise in averaging over disparate (and reticulating) segmental phylogenies. Combining data across disparate gene trees leads to an average species tree, but whether that represents anything real is dubious. Another ploy is to study mitochondrial and/or chloroplast genomes, confidently asserted to be inherited in strictly lineal fashion, without recombination. Evidence is mounting, however, that even these organellar elements have recombination and that their phylogenies are reticulate. Given the generally reticulate process of evolution at the subspecific level, we should model the collection of relationships more as a redundant and multiply connected network than as a strictly radiating phylogeny.     

1975—2008年中国大陆学者在Pain杂志发表原著论文分析

本文应用NoteExpress辅助进行PubMed在线搜索,并根据Mogil等[1]对Pain（《疼痛》）杂志从1975年创刊至2007年底发表的4525篇原著学术论文分析的数据,对1975—2008年期间中国大陆单位和学者以第一署名在Pain上发表的44篇原著学术论文进行了再分析。仅就Pain杂志而言,本文提供了一个能够客观描述中国大陆在国际疼痛研究发展进程中的地位、研究兴趣的地区差别以及高引用论文的单位和个人等的基本框架。本文结果提示,中国大陆疼痛研究学者在过去和将来对疼痛研究的发展起到了或将起到重要作用,虽然其影响还没有扩展到整个领域。     

Sinorhizobium meliloti应译为“草木樨中华根瘤菌”

在国内众多文献中均将Sinorhizobium meliloti误译为“苜蓿中华根瘤菌”,它的种加词meliloti是来自豆科植物草木樨属（Melilotus）,经拉丁化后而形成的,因此应译为“草木樨中华根瘤菌”才为正确。与它亲缘关系十分接近的另一种根瘤菌--Sinorhizobium medicae,种加词medicae来自豆科植物苜蓿属（Medicago）,因此Sinorhizobium medicae才应真正地译为“苜蓿中华根瘤菌”。     

IC晶圆高效稳定传输原理与实现

在超大规模集成电路（ IC）制造过程中,晶圆需要在数百道工艺之间频繁传输,晶圆传输能力对整个IC产业的发展至关重要。晶圆传输机器人是IC制造领域的关键设备之一,承担着晶圆定位与快速、平稳搬运任务。随着IC制造向着大尺寸（直径≥300 mm ）晶圆与小线宽（≤32 nm ）方向发展,晶圆生产线工序更集中,加工速度更快,工作环境更洁净,这对晶圆传输机器人性能提出了更高要求。为了实现大尺寸超薄晶圆的高效稳定传输,我们从晶圆传输机器人精确平稳轨迹跟踪控制、面向晶圆传输的微阵列传输面设计以及接触面微力与粘滑检测触觉传感器设计等3个方面开展了研究。针对现有晶圆传输机器人样机中各个运动关节不同步和末端手的振动问题,我们提出把交叉耦合控制技术和输入整形控制同时应用到平面关节型晶圆传输机器人中,达到减小轨迹跟踪时的轮廓误差和消除柔性传动环节引起的末端执行器振动的目的,实现了机器人精确平稳轨迹跟踪控制。针对目前凸点支承式末端执行器传输晶圆时摩擦系数较小、传输效率低下的不足,我们提出了一种基于微米级垂直微阵列结构的新型晶圆传输面设计方法,实验表明该方法有效提高了晶圆传输加速度,可显著提高晶圆传输效率。针对大尺寸晶圆高效可靠传输过程中接触信息检测需求,我们提出了一种新型的晶圆传输接触面微力与粘滑传感器系统方案,即利用压敏导电墨（ PSCI ）的压阻效应实现三维力测量以及利用电磁感应原理实现粘滑检测,并通过实验验证了该方法的可行性。本文依次从问题提出、国内外研究现状分析、研究特色与实验验证等方面分别对上述3个部分的研究内容进行了分析与阐述。最后,结合上述分析,本文对现阶段的研究成果进行了总结,并提出了下一步的研究设想。     

国家自然科学基金助推云南大学科研发展分析

本文主要分析了国家自然科学基金与云南大学科研发展的关系，结果显示国家自然科学基金对云南大学科研成果产出起到了十分积极和重要的支撑与促进作用,同时也体现出云南大学不仅重视国家自然科学基金项目数量的增长，更加重视获得资助后成果的产出数量及质量。     

An error variance approach to two-mode hierarchical clustering

A new agglomerative method is proposed for the simultaneous hierarchical clustering of row and column elements of a two-mode data matrix. The procedure yields a nested sequence of partitions of the union of two sets of entities (modes). A two-mode cluster is defined as the union of subsets of the respective modes. At each step of the agglomerative process, the algorithm merges those clusters whose fusion results in the smallest possible increase in an internal heterogeneity measure. This measure takes into account both the variance within the respective cluster and its centroid effect defined as the squared deviation of its mean from the maximum entry in the input matrix. The procedure optionally yields an overlapping cluster solution by assigning further row and/or column elements to clusters existing at a preselected hierarchical level. Applications to real data sets drawn from consumer research concerning brand-switching behavior and from personality research concerning the interaction of behaviors and situations demonstrate the efficacy of the method at revealing the underlying two-mode similarity structure.     

大型燃煤发电机组过程节能的基础研究进展

“973”计划“大型燃煤发电机组过程节能的基础研究”（2009CB219800）项目实施近5年来,围绕核心科学问题,在大型燃煤机组节能理论与方法、机组关键参数和运行状态的精确表征、机组能量输运特性及其与外部因素的耦合机制．以及大型燃煤机组能耗控制策略和设计运行优化方法等方面取得了重要进展,为我国燃煤发电深层次节能奠定了科学基础、为解决关键技术问题做出了贡献。本文对该项目的研究思路与主要进展作了介绍。     

高校教师科研激励机制的构建

在高校科研管理中,一个重要的方面是建立科学合理的激励机制,调动科研人员的积极性,以充分发挥高校在国家科研事业方面的重要作用。本文对借用卓越管理模式构建高校科研激励机制进行了探讨。     

传承与创新 探索人才队伍建设新机制——非线性力学国家重点实验室人才队伍建设简述

非线性力学国家重点实验室成立20年来,不断提升人才队伍建设整体水平,取得了良好效果。本文从实验室人才管理机制、人才梯队建设、创新团队建设、人才成长环境出发,介绍和分析了非线性力学国家重点实验室的人才队伍建设特点,以期为其他实验室人才队伍建设提供借鉴。     

“竞争情报”名词新解

竞争情报是当代企业生存和发展的四大要素之一,但迄今仍无公认的定义。文章基于经典案例和国家标准《术语工作:原则与方法》(GB/T 10112—1999)探讨竞争情报的定义,指出竞争情报是竞争领域中旨在决策而将所需信息的搜集与分析相集成的方法论,是多种信息搜集方法的组合与不同信息分析方法的综合,所涉及的方法必须正当、合法。