關(guān)于作者
北京基因組研究所承擔(dān)了973、科技攻關(guān)、863、自然科學(xué)基金和院知識創(chuàng)新工程等國家和中國科學(xué)院的重大科研任務(wù)，取得了令人矚目的成就，如參與完成了國際人類基因組單體型圖計劃，獨立完成了“中國超級雜交水稻基因組計劃”、家蠶基因組計劃及家雞基因多態(tài)性圖譜等一系列重大科學(xué)項目，率先在國內(nèi)完成SARS病毒的基因組測序及診斷試劑研制等?；蚪M學(xué)對生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)的影響將會極為深遠。北京基因組研究所也將在這樣一個大背景下發(fā)揮更大的作用，爭取成為一個世界著名的研究機構(gòu)并作為國際基因組學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)者。
被注解的生命
基因王國
2013年11月19日
如果說人類基因組計劃是為了精確地撰寫生命之書，那么當(dāng)2003年，這個堪比曼哈頓計劃和阿波羅登月的工程收工的時候，科學(xué)家們卻發(fā)現(xiàn)，他們?nèi)匀豢床欢@本謎一樣的天書，仍然不能完全揭示生命的奧秘。于是同年9月，一項名為“DNA元件百科全書”（The Encyclopedia of DNA Elements, ENCODE）的龐大“解密計劃”漸漸開展起來了。歷時9年時間耗資1.5億美元，來自5個國家32個研究機構(gòu)的442名科學(xué)家，終于在2012年的9月5日以在nature，genome biology和genome research三篇雜志上以同時發(fā)表30篇論文的方式，向世人展示他們杰出的研究成果，宣示著這個繼人類基因組計劃之后的最大型的國際合作項目的完成。然而頗為諷刺的是，這項計劃中的研究主體，在這最近的幾十年里，卻被普遍認為是沒有生物意義的“垃圾DNA”。&1972年的時候，一位名叫Susumu Ohno的遺傳學(xué)家提出“垃圾DNA”（Junk DNA）這一概念，并在隨后的幾十年里，這一概念被用來形容那些基因組上沒有生物學(xué)意義的非編碼DNA序列。由于當(dāng)時的人們普遍認為蛋白質(zhì)才是決定生物性狀的關(guān)鍵，同時也沒有一種好的理論和技術(shù)手段來解釋這些“垃圾”存在的原因，于是在這隨后的時間里，“垃圾DNA”這一觀念，漸漸根深蒂固起來，并影響著人們對于基因組的認識與研究工作，而著名的科普刊物《科學(xué)美國人》（Scientific American）甚至宣稱，這一“邪惡”的觀念，已經(jīng)遲滯了人們的基因組學(xué)的研究。&2003年人類基因組計劃完成之后，人們發(fā)現(xiàn)人類的全基因組包含了超過30億個堿基對，大約20000個基因，但是把這些基因的序列加起來，卻僅僅只有全基因組長度的1.5%！難道這么1.5%就能解釋同卵雙胞胎的差異，能幫助人們找到各種疾病的原因？難道作為地球主宰的人類，其基因組中的98.5%竟然是垃圾？難道造物主能容忍一部100分鐘的電影，有98.5分鐘都是廣告？人們疑惑了，質(zhì)疑了，并且開始行動了！&十年磨一劍，雖然這個計劃還有需進一步補充完善的地方，但是，它卻已經(jīng)顛覆了我們的傳統(tǒng)思維，將我們帶入了一個新的基因組時代。&正如基因這個詞，“DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列”這一解釋已經(jīng)植根于我們的腦海中幾十年了，并且已經(jīng)將DNA序列與生物性狀兩者間畫上了根深蒂固的等號。然而當(dāng)ENCODE完成，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)多達400萬個基因開關(guān)和功能調(diào)節(jié)因子占據(jù)著大約20%的基因組序列的時候，基因的概念也隨之動搖而變得陳腐了。想象一下，每個基因?qū)?yīng)著差不多200種各類型的調(diào)節(jié)方式，而不同的調(diào)節(jié)方式又決定著差異的生物性狀，那么真正影響生物性狀的，或者說生命的精髓，不應(yīng)該是那些核苷酸序列本身，而是那些豐富的調(diào)節(jié)方式，是那些調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。于是就有人提議，基因的概念是否已經(jīng)過時，是否應(yīng)該重新定義為那些具有生物意義的轉(zhuǎn)錄本？新一輪的爭論由此開始了。&另外，以前生物醫(yī)藥研究的重點在于尋找導(dǎo)致疾病的致病基因，雖然的確發(fā)現(xiàn)了這么一些基因，也解釋了一些疾病的機理，可是，幾十年過去了，并沒有更多的疾病被人類所攻克。對于這種瓶頸，科學(xué)家們疑惑不已，懷疑是技術(shù)手段的缺陷，或是篩選的樣本不夠充分，亦或是有些新的基因并沒有被發(fā)現(xiàn)。與此同時，人們也發(fā)現(xiàn)，同一種治病手段，用在不同人的身上，所起到的效果并不一樣，甚至有時導(dǎo)致截然相反的結(jié)果。這種差異被人們解釋為環(huán)境和遺傳共同作用的結(jié)果，然而環(huán)境又是如何去影響調(diào)控機體的，卻又沒有完美的理論和機制去解釋。這些種種的疑慮，卻隨著ENCODE的完成，得到了一種較為合理的解釋。疾病的產(chǎn)生，也許并不是某些基因的缺陷，而是復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了紊亂，而人與人個體的差異，恰恰也是源于這種調(diào)控網(wǎng)絡(luò)間的差異，同一種手段去干擾這種網(wǎng)絡(luò)，自然會得到不同的結(jié)果。因此，伴隨著這種機制的逐漸揭示，個體化醫(yī)療也將必然走近人們的視野中，診斷、治療這種傳統(tǒng)的醫(yī)療模式也將被逐漸淘汰，代之以檢查、分析、制訂個體醫(yī)療計劃、治療這種新型的醫(yī)療模式，疾病預(yù)測和治療手段也將更加人性化和精確化。&當(dāng)然，面對這樣重大的科技成就，我們?nèi)匀恍枰獢[正心態(tài)，以一種客觀的眼界去觀察判斷。正如“垃圾DNA”這一概念，我們也不能因此就極端地將它擯棄，畢竟這些概念都是伴隨著我們對生命的一步步探索中誕生的，它見證著我們探索真理的過程。同時，ENCODE的完成也僅僅說明80%的基因組是可能有生物功能的，而且我們還沒有完全弄清楚它們的機制，更不用說那剩下的20%仍然沒有進一步的證據(jù)指出它們存在的意義。而且，也有證據(jù)指出，敲除部分序列的小鼠，仍然能夠健康地長大。所以，我們僅僅可以指出，“垃圾DNA”也許不是“垃圾”，而不能說“垃圾DNA”根本就不存在。&另外，ENCODE雖然完成了，可是我們僅僅是證明了這些DNA元件的存在，并沒有真正掌握這些信息，也沒有將其機制完全闡明，更沒有將其應(yīng)用到個體化醫(yī)療等領(lǐng)域中。所以現(xiàn)在真正做的不是去歡呼雀躍，而是冷靜地面對、分析這些寶貴的數(shù)據(jù)，真正地吃透、掌握、理解并最終運用生命這部天書，為人類生命做貢獻。那種融資、量產(chǎn)數(shù)據(jù)、堆砌數(shù)據(jù)的模式，才是生命探索之路上真正的悲劇。