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人类蛋白质组计划,人类蛋白质组计划与蛋白质工程的关系

发布时间:2024-04-18 16:44:23 蛋白质 0次 作者:健康资讯网

大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于人类蛋白质组计划的问题,于是小编就整理了1个相关介绍人类蛋白质组计划的解答,让我们一起看看吧。

什么是人类基因组计划?

基因计划一直颇受争议,但是争议归争议,科学归科学。人类基因(DNA),一种人体内的离分子化合物,每个人的密码都存储在这个百宝箱里面,就是存储在每个身体自带螺旋状DNA分子的脱氧核苷酸的序列号中。它的存在,能够解读任何生命的来龙去脉。我们的身体里含有基因约35000个,几乎人体任何一个器官组织都含有独立的DNA记录存储器。而这些基因都是由三十亿碱基对组成,都分布在细胞核的染色体中,犹如一条指令。这些指令集合在一起,又称为基因组。完整的生命体,都是由基因组堆积而成。

人类蛋白质组计划,人类蛋白质组计划与蛋白质工程的关系

上世纪,随着生命科学技术的发展,科学家在实验中发现,可通过编辑实现修改人体内的这条指令。在过去,由于技术匮乏,只能依靠繁复的技术过程去完成,这就是大家所熟知的基因编辑技术(CRISPR)。科学家初衷以为,这样的技术实现,就能够解决人体内的所有疾病。但是,人体内在的复杂性,远没有想象的那么简单。

科学也是按循序渐进的逻辑规律!初期单一基因编辑,并不能够完全改良生命。因而,在上世纪80年代中期,美国意大利籍著名生物学家罗纳托·杜尔贝科(Renato Dulbecco),提出了人类基因组计划 (HGP)。根据他在Science上发布的文章描述,人类要想摆脱疾病,需要修改基因组内所有遗传不良信息。而要想完成这一伟大的生命科学工程,只有启动人类基因组计划才能够实现。其核心的过程,就是对人体内35000个基因进行解读、排查和标记,找到人体四十六条染色体上三十亿碱基对的准确位置。以排山倒海术,破解人体基因的秘密。该提议,在上世纪90年代初,得到了美国政府的支持。目前,该基因组工程正在进行中,参与其中的生物科学家高达一千多名,都来自世界各地。

由于每个人的基因类似度高达99.9%,因此,掌握了基因组密码,就能够实现垄断人类的生命。曾经,埃尔默公司,为了希望能够垄断人类基因库,投资了近10亿美元与各国政府在基因组计划上开展竞争。因为背后拥有巨大的潜在商业价值,基因组计划一旦突破实现,就能够知道人为什么得艾滋病、癌症等所有不同的疾病。并且能够实现精准的轻松治疗,让人类永久杜绝因疾病而死亡情况的发生。最终可以掌握人类寿命延长的钥匙,关系人类的命运走向。

目前,鉴于基因编辑技术还存在不可控的风险一面,以及伦理、法律各层面还存在巨大争议。2015年,中英美三国已联合发布声明指出,只允许临床试验,禁止用于实例。

1998年5月11日,对全世界参与人类基因组计划的数千位科学家来说,不是一个好日子。因为这个已经实施10多年,耗费大量资金,但进展缓慢的项目,受到了突如其来的挑战。


一. 比阿波罗登月还要难的多

1986年,诺贝尔奖得主杜尔贝科(R. Dulbecco)在《科学》(Science)周刊撰文,认为人类过去多年对肿瘤的研究甚缓,完全是因为受限于对人类基因组了解甚少。如果不能破解人类细胞的基因组,那么所有关于人类疾病的研究无异于盲人摸象,隔靴搔痒。

实际上,以当时的技术能力(没有互联网,没有测序仪,连PC和微软都没有),破解人类基因组的难度和资金需求可能比阿波罗登月还要高一个数量级。但那还是一个里根刚刚连任的时代,一个美国的黄金时代,这些困难又算得了什么呢?

于是美国能源部于1986年正式牵头开始启动了这个在今天看来无论怎么高度评价都不过分的,人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)。在启动的前几年,大部分时间都用来制定框架,筹划国际合作,进行技术和资金准备等。1990年10月1日,美国国会批准美国HGP正式启动,总体计划在15年内投入至少30亿美元(1990年的30亿,可能相当于现在的3000亿吧),要将人类基因组DNA的约30亿个碱基对全部破解。


二. 美国搞不定,大家来帮忙

正如所料,HGP实施过程中遇到了巨大的技术瓶颈,进展甚缓。以至于在圈子里的很多人都认为,30亿完全不够用,而且这个计划可能30年也完成不了。于是这个项目从最开始的美国主导,逐渐变成了全世界合作。英法德日意等多国政府和科学家都参与进来,各分担一部分。中国也于1999年9月进入,承担约1%的测序任务。

对于中国来说,参与项目的意义重大。不但是为了今后能够分享数据,更是为了将自己相关领域的研究提升至国际水准。为了更好地参与项目,98年专门成立了中科院遗传所,以及北方和南方基因组中心。这些研究机构,经过历史的演变,成为了今天大名鼎鼎的中科院基因组所和华大基因。

作为业内人士,还要顺便说一下,现代生物信息学,也大概就是从那个时候开始诞生。而参与人类基因组计划的人们,不仅仅是在国外,更包括国内,也成了生物信息学的第一代骨干。可以说,没有人类基因组计划,也就没有现代生物信息学,没有基因检测,没有精准医疗,很多很多都不会有。


三. 一个狂人开了一“鸟枪”,HGP开始加速

正如开头所说,1998年5月11日,一代科学枭雄,克雷格·文特尔(Craig Venter)宣布成立Celera Genomics。宣称要在3年内,以全新的“鸟枪法(Shotgun,本文不详细介绍这个方法了)”,独立完成人类基因组测序。更狠的是,他要将序列信息保密相当长的一段时间,并要专利200-400个重要基因。

这无异于是以一人之力挑战整个科学界,而且这位大神不是说着玩的。在宣布这个消息之前,人家就已经购买了超级计算机,并招募了几百人开干了。于是HGP国际紧急开会,各国一致决定提速,必须要抢在文特尔之前完成项目,否则整个计划的意义会丧失殆尽。


四. 2001年初步完成,到今天还在完善

竞争真是一个好事儿,3年后,几乎在同时,科学家们和Celera都独自完成了人类基因组工作草图,并分别发表。《时代周刊》封面,同时放了文特和HGP首席科学家科林斯的头像,不过文特还在抢在了前面。

今天,大量的人类个体基因组正被源源不断的测序。而大量基于人类基因组信息的临床应用,比如测序产前检测,癌症免疫治疗,病毒抗体开发,等等等,已经广泛的进入了社会生活。

在几年之内,我们将能做到在一小时之内以不到100美元测序一个人的全基因组。在不久的将来,每个婴儿出生的时候,都会得到一张存有自己全基因组信息的芯片,也许就嵌入在每个人的身份证和医疗卡上。

就在这一代人,我们将见证生物医疗产业的爆发,见证生物信息学成为中小学课本的必修内容,见证一个又一个不治之症被攻克。


到此,以上就是小编对于人类蛋白质组计划的问题就介绍到这了,希望介绍关于人类蛋白质组计划的1点解答对大家有用。