1.1.4　人类基因组计划

1985年，美国科学家率先提出人类基因组计划（Human Genome Project，HGP）。HGP于1990年正式启动，旨在阐明人类基因组DNA上3.2×109个核苷酸的序列，发现所有人类基因并阐明其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。HGP由美国、英国、法国、德国、日本和中国科学家共同参与，计划投资30亿美元，其与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划并称为三大科学计划，被誉为生命科学的“登月计划”。HGP的整体目标是阐明人类遗传信息的组成和表达；为人类遗传多样性的研究提供基本数据；揭示人类单基因异常和严重危害人类健康的多基因病的致病基因或者疾病易感基因；建立对各种基因病新的诊治方法，从而推动整个生命科学和医学领域发展。其基本任务是建立人类基因组的结构图谱，即遗传图、物理图、转录图与序列图，并在“制图—测序”的基础上鉴定人类的基因，绘出人类的基因图。

（1）人类基因组测序遗传图谱的构建：人类的遗传图谱是利用家系分析法，在对8个家系的134个成员的分析中，主要根据5 264个STR标记绘制而成的。利用这些家系的资料绘制第1至22号染色体图谱。对于X染色体图谱，还利用了来自另外12个家系、170个成员的资料绘制而成。将5 264个标记定位在2 335个位点，据此构建的人类基因组计划遗传图谱的密度为每个标记599 kb。

（2）人类基因组测序物理图谱的构建：由于遗传图谱的分辨率有限、精确性不高，所以还要构建物理图谱。基因组物理图谱的构建主要有三种途径：①限制性酶图谱；②荧光原位杂交技术（FISH）；③序列标签位点（STS），如来自cDNA的表达序列标签（EST）。

（3）人类基因组测序转录图谱的构建：人类基因组计划要完成的另外一个图谱就是转录图。各种生命的现象都是通过蛋白质来表现和实现自己的功能，人类基因中只有少数是用来编码蛋白质的。因此，转录图抓住了这些能编码蛋白质的DNA，就大致抓住了人类的基因，这就是转录图所要做的事情。(https://www.daowen.com)

（4）人类基因组测序序列图谱的构建：前面的物理图、转录图和遗传图都是序列前计划，这些图的绘制都是为人类基因组的序列图做准备，只有在序列图完成的基础上，才能将人群内序列的差异作为密度最高的遗传标记来完善遗传图，因此序列图是人类基因组计划中的最重要部分。归根到底，就是要把人体内约2.5万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的图谱。换句话说，就是要揭开组成人体2.5万个基因的30亿个碱基对的秘密。

2000年6月26日，参加人类基因组工程项目的美国、英国、法国、德国、日本和中国的六国科学家共同宣布人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终序列图于2003年完成，比预计提前两年，其序列错误率低于万分之一。人类基因组计划测定了组成人类基因组的30亿个核苷酸序列，从而阐明人类基因组及所有基因的结构与功能，解读人类的全部遗传信息，揭开了人体奥秘的基础，是生命科学研究的大工程。人类基因组计划对生命科学的研究和生物产业的发展具有非常重要的意义。首先，获得人类全部基因序列将有助于人类认识许多遗传疾病、癌症等的致病机理，为分子诊断、基因治疗等新方法提供理论依据。其次，破译生命密码的人类基因组计划有助于人们对基因的表达调控有更深入的了解。对进化的研究不再建立在假说的基础上，而是利用比较基因组学，通过研究古代DNA，来揭示生命进化的奥秘以及古今生物的联系，帮助人们更好地认识人类在自然界中的地位。人类基因组序列图不仅奠定了人类认识自我的基石，推动了生命与医学科学的革命性进展，而且为全人类的健康带来了福音，使我们向着更加幸福的未来迈出了意义非凡的一步［1］。

随着HGP的完成，即遗传图、物理图、转录图、序列图等结构基因组学任务的基本完成，科学家们又启动了后基因组计划。以研究基因组的功能为主要任务的后基因组计划，也被称为功能基因组学，它是以提示基因组的功能及调控机制为目标，核心科学问题包括：基因组的多样性、基因组的表达调控与蛋白质产物的功能、模式生物基因组研究等。功能基因组学的研究将为人们深入理解以下几个方面提供共同的科学基础：人类基因组遗传语言的逻辑构架，基因结构与功能的关系，个体发育、生长、衰老和死亡机理，神经活动和脑功能表现机理，细胞增殖、分化和凋亡机理，信息传递和作用机理，疾病发生、发展的基因及机理（如发病机理、病理过程），以及各种生命科学问题。