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基因组计划:向个体化医疗挺进

2011-03-22 10:26 北京科技报 北京科技报 阅读 0
核心摘要: 本文介绍国际千人基因组计划的最新成果,该计划绘制了人类基因组遗传多态性图谱,发现超过1000万个基因变种,其中约800万个为首次发现。这些变异与疾病密切相关,为个体化医疗奠定基础。文章详细阐述了计划的目标、方法、成果及未来展望,强调基因差异对疾病易感性和药物反应的影响,并指出该计划将推动医疗模式向个性化预防和治疗转变。

在人类基因组中,存在大量基因变异,其中一些与疾病密切相关。未来,通过将疾病基因组图谱与正常人群基因组图谱进行比对,可以轻松发现与疾病相关的变异基因,从而为疾病的预警、诊断和个体化用药提供依据。

日常生活中,我们常观察到:同样患感冒,有人发烧、有人咳嗽;有人自愈、有人迁延不愈;同样使用降糖药,不同糖尿病患者的反应差异显著。这些现象与每个人的基因组差异密切相关。深圳华大基因研究院健康事业部研发中心主任黄健博士指出:“我们参与‘千人基因组计划’,就是为了揭示个体间的基因差异。”

近日,由中国深圳华大基因研究院、英国桑格研究所、美国国立人类基因组研究所等共同发起的“国际千人基因组计划”,经过两年努力,绘制出几乎覆盖人类全部基因组的遗传多态性图谱。该成果发表于国际顶尖期刊《自然》,标志着中外科学家在人类基因组学领域的重大突破。

任意两个人的基因组序列高度一致,但仍有约0.4%的差异。理解这些差异至关重要,因为它们影响个体对疾病的易感性、药物反应性及环境因素敏感度。

黄健博士表示:“科学家已发现一些与常见疾病相关的基因组变异区域,包括糖尿病、冠心病、前列腺癌、乳腺癌、风湿性关节炎、肠炎及年龄相关性黄斑变性。例如,乳腺癌与BRCA1和BRCA2基因突变密切相关,携带该突变的女性一生中患乳腺癌风险比未突变者高65%~85%。通过基因检测可尽早发现风险并采取预防措施。然而,许多疾病与基因变异的关系仍不明确。”

深圳华大基因研究院杨焕明院士在接受《北京科技报》采访时强调:“千人基因组计划的核心任务是选择世界范围内代表性人种,利用高通量全基因组测序技术,绘制最详尽、最具医学应用价值的人类基因组遗传多态性图谱。该图谱将为疾病研究提供基础数据,帮助科学家快速锁定疾病相关变异基因,从而制定精准的诊断、治疗和预防策略。”

杨焕明院士介绍,该计划分三个阶段,目前发表的是第一阶段成果。第一阶段测定至少1000个人类个体的全基因组序列,绘制人类基因图谱。计划委员会确定了25个主要人类种群,包括中国北方汉族、南方汉族、西双版纳傣族、日本东京人、西欧北欧血统美国人、尼日利亚约鲁巴人、意大利托斯卡纳人、英国人、芬兰人、西班牙伊比利亚人、波多黎各人、秘鲁人、哥伦比亚人、墨西哥裔美国人、非裔加勒比人、密西西比非裔美国人、西南非裔美国人、马拉维人、加纳人、冈比亚人、肯尼亚卢赫雅人、肯尼亚马赛人、丹佛中国人、胡志明市越南人、休斯敦印裔古加拉特人。这些人群具有足够代表性,其基因组信息可代表世界主要人种。

深圳华大基因研究院生物信息技术部郭小森告诉《北京科技报》,自2008年启动以来,华大基因承担了400个黄种人全基因组样本的测序和分析,并协助完成非洲人群、英国人、芬兰人、波多黎各及哥伦比亚人的部分测序。目前已完成330个样本的全基因组测序及数据分析。

杨焕明院士指出,第一阶段取得两项重要成果。第一,研究人员发现超过1000万个基因变种,其中约800万个为首次发现。这些变异覆盖人类基因组中95%的基因,甚至可检测到每100人中仅1人携带的变异(1%携带率)。这些变异中,部分与疾病密切相关。未来,通过比对疾病与正常人群基因组图谱,可快速发现疾病相关变异基因,为预警、诊断和用药提供依据。例如,11号染色体上的KCNQ1基因变异可导致心房纤维性颤动。

这意味着未来医疗模式可能根本改变:医生可基于个体基因图谱,对比正常基因组数据发现患者变异基因,进行早期诊断,并建议改变生活习惯以预防疾病;同时,可针对个体基因组信息制定个性化治疗方案,最大限度保证疗效。

第二项成果是探索出大规模基因组研究的可行性方案,并建立新技术平台。由于全基因组测序费用昂贵,如何在保证准确性的前提下降低成本是关键。通过比较“精测”与“粗测”平行分析,研究人员证明对部分序列进行“粗测”也能保证结果可靠性,从而大幅降低成本。该策略的推广将使更多科学家能够大规模研究基因与疾病的关系,加速疾病机制认知及临床诊断指标和治疗靶点的开发。

杨焕明院士表示:“千人基因组计划是从人类基因组计划迈向个体化医疗的必经阶段,也是最重要的国际合作项目之一。在各国政府和基金会支持下,未来两年内,研究人员将对来自亚洲、欧洲、美洲及非洲的2500个样本进行研究。计划将于2012年结束,全部数据将在国际千人基因组网站(http://www.1000genomes.org)向公众免费开放。”

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