遗传基因:人类正在解开这个谜,本文主要内容关键词为:基因论文,人类论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
美国前总统肯尼迪家族的悲剧是人所共知的。最近,以色列一家人体基因研究机构对肯尼迪家族发生的一系列悲剧提出了新的看法,认为其原因在很大程度上可能与遗传基因有关。以色列遗传学家埃伯斯坦教授说,肯尼迪家族成员在生理组织中存在一种“冒险基因”,在事业、感情、交往和处理人际关系等方面容易产生冲动,容易形成乐意冒风险的性格。经过多年研究,这位科学家发现了一种多巴宁D—4染色体基因,而带有这种基因的人往往表现出对外界好奇、喜欢追求风险刺激,这种现象在刚出世的婴儿身上就体现出来了。埃伯斯坦说:“虽然我并未进行仔细调查,但肯尼迪家族的历史提供了强有力的证据,表明他们都有这种‘冒险基因’。”至少从第二次世界大战起,肯尼迪家族的悲剧就已开始,许多成员过早死亡,而且死因均与风险有关,最近的一次是小肯尼迪亲自驾机坠海。
长期以来的研究证实,人体基因具有遗传的特征。常有人问:如果某人患了心脏病,那么其孩子的心脏注定会有问题吗?美国波士顿大学医学系人类遗传学教授奥布里的回答:约有3%至4%的疾病是由于父母遗传给孩子的仅一种基因造成的。如果孩子有这种基因,患病是不可避免的。犹他大学的一份研究报告表明,直系亲属中有一名心脏病患者的人,其后代患心脏病的危险要比普通人高1.5倍至2倍。如果有2 名心脏病患者,危险要高2至3倍。科学家认为,基因不能完全决定人的命运,但人们应该比较全面地了解家族病史,尽力改变生活方式,从而避免出现危险。
21世纪是生命科学世纪,也将迎来基因技术称雄医学领域和基因技术造福人类的新时代。
在20世纪,人类创造了崭新的现代科学文明,科学家已经分解了原子,制造出原子弹,并将硅转化为计算能力,发明了电脑,同时实现了人类登上月球的愿望。如今,人类正在努力了解自己,探索和揭开关于人类生长、疾病、衰老和死亡的奥秘。早在几十年前,科学家就开始研究组成人体最基本的东西——细胞,并试图破译决定细胞性质的密码。90年代初,美国率先推出“人体基因组计划”,并斥巨资30亿美元予以支持。实际上,90年代中期后,一些国家已取得重要进展。1998年10月,国际健康组织(NH)公布了16000组人类基因的图谱, 表明人类在破译基因密码方面已取得实质性的突破。科学家预言,无须等太久的时间,人类将完全破译生物基因组, 彻底了解人体组织内的脱氧核糖核酸(DNA)中带有30亿个碱基对代码的约10万种基因。
所谓基因,是指存在于生物染色体上带有遗传物质和特性的基本单位,并且携有生物所有的遗传信息,其中包括一些异常的信息,上述信息又以人类难以理解的密码形式存在。长期以来,人类探索了客观世界的无数奥秘,但却无法彻底揭开构成人类自身的一团谜。世界上进行基因密码研究的先行者、美国科学家克雷特·文特尔博士两年前已完成了对20种较简单的生物——包括引起结核病和胃溃疡的寄生物和细菌——基因密码的破译。文特尔博士因研究成功快速测定构成人体基因的遗传密码字母中4个基本字母的方法而享誉遗传基因学研究领域。 文特尔相信,基因技术的发展已进入快速突破阶段,彻底揭开基因世界的奥秘指日可待。目前,由三大洲的104位科学家组成的攻关组计划在2005 年绘制出完整的基因图谱。此后,任何科学家都能阅读人的染色体中30亿个化学“字母”的完整序列,即可为筹划设计新的人体结构蓝图奠定可靠的技术物质基础。科学家相信,十年之内,人类将通过基因重组的途径,按照预期的目标制造出人造生命。
基因技术给21世纪人类带来的最大福音是增强体质,预防和减少疾病。科学家已经证实,目前有3000多种疾病与遗传有关,例如细胞性贫血、血友病、甲种酮糖尿病、先天性痴呆症等都是基因缺损造成的。既然基因可以遗传,为何不让人们多获得一些优良的基因而少一些不良的基因呢?1998年,俄罗斯学者进行了成人骨髓细胞代换试验,把有基因缺损的细胞分离出来,从中删除有缺损的基因,植入健康的基因,放在营养液中加以培养,然后再植入骨髓中。科学家相信,通过重组和修复,基因技术守全有能力攻克癌症、艾滋病和其他许多疑难疾病,也可能通过调整和优化使细胞老化的代码。科学家认为,不久的将来,基因技术将可用于增强智力。例如,缺乏数学才能的父母可以物色天生具备超常数学禀赋的基因,并在产前将这些基因植入孕妇体内,或注入刚出生的婴儿体内。另外一些父母则可以通过选择基因使他们的孩子获得诸如艺术、体育、经商、性情气质、为人处世等方面的天赋。
最近,日本官民联合出资设立的螺旋构型研究所向专利厅申请了关于6000个人体基因的专利,向当今垄断世界生物技术专利的美国发起挑战。从1998年开始,日本实施了“抢占生物技术专利”战略,如今已收到成效。据报道,这个研究机构从人体的卵巢、胎盘和脑等部位的细胞中采集遗传物质,并分析出了所含基因。据推测,这6000个基因中大约200个具有制造内分泌蛋白和膜蛋白的功能, 使用这些基因可以在体外人工制造生命活动所需要的物质。研究证实,在所有的人体基因中大约有10万个与疾病有关。对这些基因密码及其功能的揭示有助万个与疾病有关。对这些基因密码及其功能的揭示有助于寻找治疗遗传性疾病的方法并开发新的药物。迄今有关生物技术和生命科学的专利基本上被美国垄断。
自20世纪90年代初以来,科学家致力于破译人体基因密码的努力始终未停止过。1999年10月,由英国、美国和日本科学家组成的一个研究组宣称破译出对人体免疫系统起关键控制作用的遗传密码。这标志着人类基因组测绘研究又向前迈进了重要的一步。该小组的测绘目标是位于人体第六号染色体上的所谓“组织相容性复合体”。该复合体上包含的大量基因,不仅对人体免疫系统能否识别外来抗原起到关键作用,而且还决定着为什么不同人的组织和器官会存在差别。在整个人体基因图谱中,该复合体是免疫系统控制基因最为集中的区域。另外,该复合体上存在的各种致病基因,据认为也远远超过其他区域。
该小组科学家披露,他们已测绘识别出该复合体包含的所有360 万个核苷酸,并发现该复合体上共存在约180个功能基因。 这些功能基因中,约有40%与人体免疫系统的外来抗原识别等防御能力直接或间接相关。研究证实,该复合体上的基因编码在不同人之间存在着区别,这是导致一些患者对外来移植器官产生排异反应的重要原因。而利用新破译的该复合体的完整遗传密码,将来有可能通过寻找与患者在遗传特征上最为接近的捐献者,从而提高器官移植的成功率。另外,对该复合体遗传密码的研究,有助于加深对糖尿病、嗜眠病和风湿性关节炎等发病原因的了解,并有可能为预防和治疗这些疾病提供新的线索。
国际上一些著名的人类基因组研究专家披露,人类遗传模板的90%,将在2001年之内完成顺序的测定,以有利于增进人们对遗传因子、重大疾病的原因和治疗手段等的新认识。
不久前美国医学会在旧金山举行的一次遗传学术会议上,美国国家卫生研究中心下属人类基因组研究所所长柯林斯简要叙述了人类基因组研究取得的最新进展。他说,有关基因发现将有助于揭示几乎所有遗传病的重大遗传因素,并且将揭开多发性硬化症、常见癌症、高血压和早老性痴呆等复杂而常见疾病的病因。他说,这些发现还将给人类带来新一代的治疗方法,这些诊断方法将“建立在对疾病的分子水平的理解上而不是对症状的描述上”。基因测序和差异归类工作完成之后,下一步的任务将是找出所有基因的工作机理。这一成就将是科学家梦寐以求希望尽早实现的目标。
鉴于基因技术在医学领域的实用价值极大,因而巨大的市场潜力已被许多企业看好。1998年9月, 世界上最大的十家制药公司在美国芝加哥宣称,将共同出资4500万美元同世界上五大基因实验室合作,力争在2005年以前使部分转基因药品进入市场。英国制药业巨头葛兰索——威尔科姆公司最近透露,该公司将筹资3.5亿英镑开发、生产基因药品。拥有最先进的基因实验手段的美国麻省理工学院去年5 月在其一项调查报告中说,进入21世纪,人类将迎来个性化药物时代,传统的医药产业将出现重大变革。另外,美、英、德和日本的一些企业已开始研制可替代疫苗预防针的基因免疫作物。科学家把病毒的DNA注入土壤细菌, 当土壤细菌被植物吸收后,具有治病作用的DNA 就与植物的基因组合在一起,植物的细胞便开始制造新基因应该制造的蛋白质。人食用了这种植物或其果实之后,身体会产生相应的抗体,从而形成对某种传染病的免疫力。
我国从1993年开始实施“中国人类基因组计划”,目前已有少量基因工程干扰素产品投入市场。去年12月,武汉同济医院完成了我国首例转基因器官移植实验手术,将一颗经基因技术处理过的猪的心脏移植到一只猕猴体内并获得成功。由于猪的器官大小、功能与人体较为相似,培育、改良较易,科学家一直设想将其作为人类的“器官供应库”。但其进入人体后,会引起人体免疫系统的超急性排斥反应,导致在短期间内丧失功能。经研究发现,人体内有一种衰败加速因子(DAF )的基因可以抑制这种反应。科学家先将这种基因移入猪体,再将猪的器官移植给人,就可大大减弱上述不良排斥反应。可以预期,发展基因技术将对我国医疗保健的改革作出重要贡献。