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基因组究竟能够派啥用?
在深圳华大基因研究院,记者倾听了“万种微生物基因组计划”项目总监秦楠对这个计划的介绍,颇有万种微生物侵入大脑,信息处理困难的感觉,而秦楠对未来的展望更让记者感到眼前闪动无数飞花,基因组计划确实让我们的生活充满无数可能。

  前景1测序技术突飞猛进

  对于“万种微生物基因组计划”,记者的一大疑问就是:要数到一万都是一件很困难的事,为什么绘制一万种微生物的基因图谱只需要3年的时间?秦楠说,这得益于技术的进步。基因组新一代测序技术是一个革命性的进步,对人类生活的影响是不可估量的,而且现在测序技术进步还非常快。“继IT业后下一次的世界技术革命很可能来自于生命科学,现在已经开始了!”秦楠说。

  “人类基因组计划”是上世纪80年代末提出的,完成花了13年时间、30亿美元。如今科学家做同样的事情,只需要3个月的时间和10万美元。10年之前,华大基因还未开始人类基因组的工作之前。为了证明自己的能力,他们做了一个细菌基因组测序,花了上百万元人民币。而现在,华大基因做微生物基因组测序服务,每种只收人民币数万元,加上序列分析,时间也不会超过1个月。现在,要测定一种微生物的基因组,最前方的操作人员只要一到两个人,操作仪器一个人,分析数据一个人———这两个人还可以同时做许多个微生物的基因组测序。

  这一切都得益于新一代“测序仪”,用它可以代替人类解读基因这部天书。粗略地说,测序仪的工作就是先把基因打断成几百到几千碱基对的小片段。然后测序,再用生物信息学软件拼接它们,通过重叠的信息确定它们之间的相互连接关系,然后再复原成原来的基因,好比把一大张纸撕碎,再把碎纸拼起来。所以,华大基因的法宝是生物技术和信息技术的紧密结合。秦楠对华大基因的生物信息学软件非常有信心,认为它“一直领先世界半年左右”。

  记者回忆起之前在深圳华大基因研究院七层走廊看到的场景。这里没有动物研究所林立的标本,也没有克隆实验室在显微镜下专心操作的“圣手”,只有一排排的机器和电脑。惟一有趣的人类活动是身穿白大褂的研究人员用移液枪把基因样本和试剂滴到试管里,然后放到仪器中分析。秦楠说,他们用的移液枪是非常精密的,可精确到0.1微升。同时,因为试剂的有害性和防止污染,研究人员必须戴上橡胶手套。

  前景2熊猫带来新能源

  基因组研究的前景确实非常“刺激”。就拿“万种微生物基因组计划”来说,如果通过它能让我们找到一些关于鼠疫的普遍规律的话,我们可能设计出一种普适的鼠疫疫苗,彻底消除鼠疫对人类的危害;如果找到对茅台酒起到关键作用的微生物,可能将让这些酒类的产地无限扩大(当然结果可能不会对外公布,或者会申请专利)。

  而另一些应用一般人很难想到。海底下的火山口有些细菌可以在两三百度的环境下生存,如果能把这些细菌体内的酶提炼出来,就会对工业生产产生很大的帮助作用。大熊猫一直是我们的“国宝”,但微生物基因组的研究可能会让它为我们做出实际贡献。熊猫的消化系统里有一群微生物,可以降解竹子的纤维,如果能够复制这种微生物环境,就能帮助我们把植物纤维变成糖或酒精,解决粮食和能源问题。

  秦楠说,现在物种的基因是一种战略资源,正像18、19世纪强国之间为矿产等资源激烈竞争一样,现在各国之间在基因测序方面展开激烈的遗传资源竞争,都想在别国之前对尽可能多的物种进行基因测序,并且申请基因专利,而后来者就会非常被动。其中最典型的案例就是大豆。大豆原产于我国,美国研制成功转基因大豆,我们进口了大量的美国转基因大豆,如果你要种这些品种的话,就要付钱。

  现在很多外国公司都来到我们中国采集生物标本,所以我国的科研人员感到非常紧迫。这也是现在启动“万种微生物基因组计划”的重要原因之一。

  前景3确定“致病基因”

  现在,深圳华大基因研究院主要做基因组测序工作,还是属于比较前沿的工作,更高层次上从碱基对图谱中找到基因,并且确定基因的功能。

  那么,如何从数以亿计的碱基对里找到“基因”呢?秦楠说,现在有基因预测软件,可以预测哪里有“有意义的”基因。事实上,人类的碱基对中有98%没有明确的功能,而细菌的碱基对的利用率则超过90%。但这也并不意味着人体98%的DNA都是“垃圾”,它们可能有用,只是我们现在还不知道。那么,如何知道哪个基因是干什么用的呢?秦楠说,这是靠生物学实验得知的,有时也可以用比较基因组的方法来确认基因的用途。

  现在,深圳华大基因研究院参与的“国际千人基因组”计划已经完成了第一个阶段的工作。相比微生物几千个基因,目前已知的人类基因有3万个,算是很多的。这里面藏着无穷奥秘。现在,人们已经了解这3万个基因中一小部分的秘密了。

  华大基因现在已经开始和其他单位合作,研究具体基因的功能。现在,他们已经发现200个基因与糖尿病有关。秦楠说,以后可能做一个芯片,到医院抽一点血一测,就知道你有多少个基因让你有患糖尿病的倾向。

  前景4有可能泄露个人隐私

  2012年,“人人基因组”计划就将展开了。那时,花费几千元人民币,普通人就能对自己的基因组进行测序。而成人的基因中,还包含了很多个人生活细节的痕迹。比如“炎黄一号”的DNA提供者很爱抽烟。相应的,测序结果显示,他的“嗜烟基因”就比一般人要强。这可能会带来一个问题,个人的隐私,比如罹患某种疾病的倾向,有可能通过他的基因而泄露出去。如果一个人的基因信息被破解泄露,别人就可能知道他的子女的生病倾向,这会给他的生活,比如求职、婚恋带来负面影响。事实上,现在已经有些机构开展了“产前基因检测”的服务,在胎儿11周的时候就可以通过基因诊断来判断孩子是否有可能患有遗传病。

  “艳照门”事件的图像仍然让人感到历历在目,那么,未来是否能够通过基因了解人体的每一个细节,身体隐私荡然无存呢?“基因是和环境相互作用的,通过一个人的基因未必能复制出他的相貌”,秦楠说。

  ■  花絮

  饭桌之上谈基因

  深圳是个移民城市,全国各种口味的饭馆都很常见,广东菜反而少见。在用餐的东北饭馆,记者看到油汪汪的“豆角烧茄子”,于是问秦楠说是否能找到一种细菌,让人体不能吸收脂肪,达到减肥的目的?

  秦楠说,还真有科学家把瘦老鼠肚子里的菌群移到肥老鼠肚子里,过了一段时间后者就变瘦了。他想象,以后完全可能借助基因技术培养出一种细菌,人“咕咚咕咚”把活菌株喝下去,就能减肥。

  在饭桌上,秦楠递给记者一张名片,上面印着“华大基因研究院”的logo,上面分别用扑克牌的四种花色代表四种DNA中的碱基。秦楠说,DNA确实就像扑克牌,虽然只有“四种花色”,但是变化无穷,基因技术“只有想不到,没有做不到”。
责任编辑:nina
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    摘要
    在深圳华大基因研究院,记者倾听了“万种微生物基因组计划”项目总监秦楠对这个计划的介绍,颇有万种微生物侵入大脑,信息处理困难的感觉,而秦楠对未来的展望更让记者感到眼前闪动无数飞花,基因组计划确实让我们的生活充满无数可能。
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