【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 ， 奠定了分子生物學(xué)的基礎(chǔ) ， 開創(chuàng)了從分子水平上闡明生命本質(zhì)的新紀(jì)元 。此后生命界中分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的核心 ， 即分子遺傳學(xué)的 “ 中心法則 ” 的提出 。 生命界統(tǒng)一的遺傳密碼的破譯等 ， 從分子水平上證實(shí)了生命界統(tǒng)一的發(fā)展聯(lián)系 ， 使生命科學(xué)進(jìn)入了分子生物學(xué)新時(shí)代 。 1973年重組 DNA獲得成功 ， 開創(chuàng)了基因工程 ， 上世紀(jì) 80年代之后 ， 以基因工程為主體的生物技術(shù)作為高新科技產(chǎn)業(yè)在世界范圍的興起 ， 生物技術(shù)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大生產(chǎn)力已展示出廣闊的應(yīng)用前景 ， 1990年開始的現(xiàn)代生命科學(xué)中最宏偉的研究 “ 人類基因組計(jì)劃 ” 已于 2022年 6月勝利完成了工作草圖的繪制 ， 目前進(jìn)展順利令人振奮 。 在宏觀生物學(xué)方面 ，現(xiàn)代生態(tài)學(xué)已發(fā)展成已人類為研究主體的 ， 多層次的綜合性科學(xué) 。 在解決影響人類發(fā)展的全球問題上 ， 正發(fā)揮著越來越重要的作用 。 人類基因組計(jì)劃 人類遺傳物質(zhì) DNA的總和稱為人類基因組 。 它由大約 30億個(gè)堿基組成其中有 3萬多個(gè)作為生命活動(dòng)基本單位的基因 。 人類基因組中蘊(yùn)藏著生命的本質(zhì)奧秘 ， 它與環(huán)境相互作用 ， 決定著人的生 、 老 、 病 、 死 。 這一生命本質(zhì)同樣適用于人類賴以生存的自然界中的其他生命體 。 人類基因組計(jì)劃 HGP（ Human Genome Project） 是一項(xiàng)宏偉的 ， 旨在全面獲得最重要的 ，關(guān)于人類自身的生物學(xué)信息 ， 進(jìn)而促進(jìn)醫(yī)病防疫 。 造福全人類的公益性 、 國際性計(jì)劃 ，是人類第一次系統(tǒng)地解讀和認(rèn)識(shí)自己的科學(xué)創(chuàng)舉 。 人類基因組計(jì)劃首先由諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者 ， 美國著名生物學(xué)家 Renato Dullbecco在 《 Science》 上撰文 ， 建議起動(dòng)人類基因組計(jì)劃 ， 指出弄清人基因組序列 ， 將有助于解決癌癥病因 ， 造福于人類 。 人類基因組計(jì)劃的主要內(nèi)容 概括地說 ， 人類基因組計(jì)劃是要繪制遺傳圖 、 物理圖與序列圖 。 其核心內(nèi)容是測(cè)定人的基因組 （ 遺傳物質(zhì) ） —— 脫氧核糖核酸 DNA的全部序列約 30億個(gè)堿基對(duì)的 （ 核苷酸 ）中包含著人類大約 3萬多個(gè)基因 ， 是一套用 DNA語言寫成的巨著 。 這套 “ 百科全書 ” 包含 30億個(gè) “ 字母 ” ， 由 1000本厚約 1000頁的 “ 大厚書 ” 構(gòu)成 。 每一 “ 頁 ” 上以各種各樣的順序編寫著 A、 T、 G、 C堿基配對(duì) ， 可以列為 23章 ， 每章相當(dāng)于一對(duì)染色體 ， 其中包含著數(shù)千個(gè)稱為基因的 “ 故事 ” 。 這些 “ 故事 ” 由一系列三 “ 字母 ” 單向組成 。 每個(gè) “ 單詞 ” 是構(gòu)成 DNA四種堿基的排列組合 。 人類基因組計(jì)劃 ， 就是要按順序 “ 讀出 ”這 30億個(gè) “ 字母 ” 即包含在 DNA長(zhǎng)鏈中的 30億個(gè)堿基 。 人類基因組計(jì)劃的工作內(nèi)容就是繪制 《 人類基因圖 》 ， 通過這套圖可以了解到人類和其他物種有什么不同 ， 而且我們每個(gè)人的遺傳基因都是不同的 。 這套圖由遺傳圖 、 物理圖和序列圖組成 。 遺傳圖是通過研究人類人類疾病和生理特征 ， 確定一個(gè)基因在染色體上的大致位置 。例如研究它是位于人類第幾號(hào)染色體的長(zhǎng)臂或短臂的哪一端等 。 通過應(yīng)用限制性內(nèi)切酶切割等方式 ， 先將基因一個(gè)個(gè)從染色體上裁下來 ， 加以進(jìn)一步分析 。 然后再組裝上去 。 人有 46條染色體 ， 每條染色體上有一個(gè) DNA分子 。 每個(gè) DNA分子上排列著數(shù)百到數(shù)千個(gè)基因 。 而每個(gè)基因又有一定長(zhǎng)度 。 他們都是由許多堿基按一定順序排列組成的 。人類基因組計(jì)劃的一項(xiàng)最重要的工作就是要繪制這套遺傳圖 。 物理圖的作用是設(shè) “ 路標(biāo) ” 和鋪 “ 路軌 ” ， 幫助人們快速找到任意一段 DNA的精確排列位置 。 在全球科學(xué)家的共同努力下 ， 遺傳圖和物理圖已提前完成 。 序列圖是要測(cè)定繪制人類基因組 30億個(gè)堿基的排列順序 。 這個(gè)數(shù)目實(shí)在是太巨大了 ，工作之大讓人難于想象 ， 必須借助超級(jí)計(jì)算機(jī)和核苷酸順序自動(dòng)分析系統(tǒng)來完成 。2022年 4月 ， 全部序列圖的測(cè)定與繪制也已提前完成 ， 人類基因組計(jì)劃的第一步任務(wù)宣告完成第一期的成果 。 但人類基因組的研究工作僅僅是開始 ， 雖然基本完成三種圖的 繪制 ， 但還要對(duì)基因調(diào)控序列 、 單核苷酸多態(tài)性及其他模式和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究 。 雖然破譯了 30億個(gè)堿基對(duì) ， 但里面所包含的確切基因數(shù)目還不清楚 ， 關(guān)于人類到底有多少個(gè)基因 ， 說法還不很一致 ， 前幾年有說 10萬個(gè) ， 后來又說 6萬個(gè) 。 現(xiàn)在又說不到 4萬個(gè) 。 很不確切 。 而且對(duì)于人類 30億個(gè)核苷酸 。 現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)有功能的只占百分之幾 ， 其它都還是未開墾的 “ 荒地 ” 。 一旦開發(fā) ， 還會(huì)不斷加入基因大軍 。 所以人類基因總數(shù)的統(tǒng)計(jì)仍處于動(dòng)態(tài)的變化之中 。 人類的基因醫(yī)生 人類 23對(duì)染色體基因破譯后就成為巨大而十分寶貴的基因信息資源 。 一項(xiàng)以研究開發(fā)基因功能為主體的生物技術(shù) —— 基因芯片技術(shù)正成為生物界 ， 醫(yī)療界爭(zhēng)相開發(fā)的 “ 金礦 ” 。 基因芯片只有指甲蓋的大小 ， 但可以隨時(shí)隨地測(cè)量自己的健康狀況 。 未來的醫(yī)生首先是向你索取基因芯片 ， 診斷時(shí)醫(yī)生先打開芯片 ， 檢查幾個(gè)可能的 “ 候選基因 ” ， 并把重要區(qū)域 ， 重要基因 ， 重要位點(diǎn)搞清楚 ， 再看看需要注意什么 ， 因?yàn)榛蚪M的 “ 情況 ”不同 ， 藥物的靈驗(yàn)可能因人而異 。 但醫(yī)生只要從各人的基因芯片中了解各人不同的基因就能開出對(duì)癥的 “ 特效藥 ” 。 ：準(zhǔn)確性 、 超前性 、 方便性 1） 的確性 基因芯片診斷疾病準(zhǔn)確而靈敏 。 患者只需將自身的血液或口水滴在基因芯片上 ， 所患疾病的基因就會(huì)和芯片上對(duì)應(yīng)的基因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而結(jié)合 。 用特制的電腦掃描儀進(jìn)行掃描 ， 計(jì)算機(jī)很快就能識(shí)別出發(fā)生反應(yīng)的是哪一種疾病的基因 。 從而準(zhǔn)確地判斷出被檢測(cè)者是患哪種疾病 。 2） 超前性 人一般是 “ 得了病才求醫(yī) ” 。 基因芯片一旦技術(shù)成熟問世就可以超前檢測(cè) 。鑒別那些貌似健康的人各種微小的變化 ， 因而 ， 使預(yù)防疾病的能力大大提高 。 用基因芯片可監(jiān)測(cè)胎兒發(fā)育 、 檢測(cè)癌基因 ， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)癌癥 。 3） 方便性 基因芯片只有指甲蓋大小 ， 可隨身攜帶 ， 隨時(shí)對(duì)自己的身體進(jìn)行健康 狀況檢測(cè) ， 并通過全球通訊系統(tǒng)將結(jié)果傳給自己的家庭醫(yī)生 。 家庭醫(yī)生作出診斷并開出處方 ， 通知附近的藥店直接送藥上門 。 或者被檢測(cè)者需要手術(shù) ， 只需把基因數(shù)據(jù)輸入機(jī)器人醫(yī)生的執(zhí)行系統(tǒng) ， 機(jī)器人醫(yī)生就會(huì)準(zhǔn)確地施行手術(shù) 。 基因治療的四個(gè)步驟 1） 確定致病基因的位置 ， 即找到基因的位點(diǎn) 。 2） 找到 “ 治療基因 ” ， 即能夠修復(fù)或替代異?；虻幕?， 或把人的細(xì)胞取出來 ， 在體外修復(fù)改造 。 3） 找到載體 ， 把 “ 治療基因 ” 運(yùn)送到人體中去 。 4） 使 “ 治療基因 ” 在人體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制 、 表達(dá) 。 科學(xué)家對(duì)人類基因的研究可以找到致病基因 ， 知道他們存在于哪一條染色體上 ， 并對(duì)他們?cè)?DNA上的確切位置進(jìn)行定位 。 但找到了“ 致病基因 ” 還不夠 ， 要使其在人體中正確復(fù)制和表達(dá) ， 還需要找到負(fù)責(zé)治療基因表達(dá)調(diào)控的 “ 調(diào)控元件 ” 和管理其復(fù)制的 “ 復(fù)制中心 ” ， 只有把他們一起送入體內(nèi) ， 才能發(fā)揮作用 。 基因由三部分組成 ， 一是結(jié)構(gòu)基因 ， 如果發(fā)生變化 ， 核苷酸變了 。 根據(jù) “ 遺傳密碼 ” 相應(yīng)的蛋白質(zhì)就會(huì)發(fā)生變化 。 人體就要出問題 。 結(jié)構(gòu)基因編碼蛋白質(zhì)或酶的結(jié)構(gòu) ，控制蛋白質(zhì)或酶的合成；第二種是操縱基因 ， 它的功能是操縱 tRNA、 mRNA、 rRNA三個(gè)結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)；第三種是調(diào)節(jié)基因 ， 是 “ 調(diào)控部分 ” ， 調(diào)控基因準(zhǔn)確表達(dá) ， 堿基 “ 三聯(lián)密碼子 ” 不錯(cuò)位 。 除了向患者體細(xì)胞引入正常基因外，還有其它方法，如把有病的基因關(guān)閉或降低有病基因的表達(dá)水平等。找到了治療疾病的 “ 治療基因 ” 、 “ 調(diào)控元件 ” 、 “ 復(fù)制中心 ” ，下一步就是要把這些載體送到人體的細(xì)胞中去。為此，科學(xué)家發(fā)明了很多方法，除了前面提到過的顯微注射外，還有一種方法是通過病毒感染。人類 “ 基因治療 ” 用的是動(dòng)物的病毒，現(xiàn)在還不能在細(xì)胞之外包裝，先要送到一種專門的細(xì)胞里去包裝，然后這一病毒就能 “ 感染 ” 細(xì)胞。有 2種能把載體送進(jìn)人體細(xì)胞的病毒，一種是 RNA病毒，另一類是 DNA病毒，現(xiàn)在使用的是腺病毒及相關(guān)病毒等。 在治療時(shí)，科學(xué)家先把病人的細(xì)胞取出來，用細(xì)胞培養(yǎng)的方法在體外繁殖，再用帶有治療載體的病毒感染它，將感染過的細(xì)胞培養(yǎng)增殖很多，最后將這些經(jīng)過 “ 改造 ” 的細(xì)胞里注射進(jìn)入體中。這些細(xì)胞在體內(nèi)繁殖，治療載體的 “ 復(fù)制中心 ” 使它能在人體細(xì)胞復(fù)制， “ 調(diào)控元件 ” 指揮 “ 治療基因 ” 在人體細(xì)胞里表達(dá)。這三者互相促 進(jìn)，就能矯正原先的缺陷，達(dá)到基因治療之目的。 基因治療離現(xiàn)實(shí)還有多遠(yuǎn) 1990年 ， 有 2名美國女孩得了一種奇怪的病 —— 先天性缺乏腺苷脫氨酶癥 （ 簡(jiǎn)稱 ADA） ，其癥狀就象艾滋病人一樣 ， 沒有自身保護(hù)的免疫力 ， 原因是遺傳基因缺陷 ， 不能生成ADA。 為了從根本上使她們得到有效治療 ， 科學(xué)家們將患者的白血球細(xì)胞取出體外 ， 轉(zhuǎn)入能夠合成 ADA的正?；?， 再將其輸回患者體內(nèi) 。 經(jīng)過一段時(shí)間之后 ， 這些正常的基因開始合成足夠的 ADA， 于是患者的情況大為改觀 。 女孩完全恢復(fù)了健康 ， 充滿了活力 ，如今這名女孩已十多歲 ， 和正常孩子一樣上學(xué) ， 游戲和參加各種體育活動(dòng) 。 這是人類實(shí)施基因治療的第一個(gè)成功的實(shí)例。它讓人們看到了基因治療的希望，揭開了 “ 基因治療 ” 的序幕，成為世界醫(yī)學(xué)史上的一個(gè)里程碑！此后不久，世界上許多國家運(yùn)用這一療法治療了數(shù)十例嚴(yán)重免疫缺陷綜合癥的病孩。我國復(fù)旦大學(xué)進(jìn)行了兩批共 4人的基因治療試驗(yàn)，也取得了令人滿意的效果。但后來接二連三的失敗，也使這項(xiàng)新技術(shù)籠罩著陰影。人類的遺傳基因比一般動(dòng)植物來說要復(fù)雜得多，許多病不是由單個(gè)基因決定的，要找到致病基也不是容易的，而且目前對(duì)于基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理也還存在著許多未解之謎，所以，目前基因治療應(yīng)用于臨床還需十分慎重！因此，科學(xué)家們目前更多的還是將基因治療的主攻方向放在基因治療的理論方面。