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北大教授李松岗 守土一样守护我们的“生命密码”

来源:辽宁日报 作者: 2007-12-16
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摘要: 背景生命的全部奥秘,就是DNA。10月10日,深圳华大基因研究院宣布,他们和生物信息系统国家工程研究中心、中国科学院北京基因组研究所的科学家一起,历时半年完成了全球第一个中国人的基因组测序,绘制了第一张黄种人基因图谱。这意味着我们已经初步掌握了自己的生命奥秘。首张中国人的基因组图谱命名为“炎黄一号”。...


  背  景



  生命的全部奥秘,就是DNA。



  10月10日,深圳华大基因研究院宣布,他们和生物信息系统国家工程研究中心、中国科学院北京基因组研究所的科学家一起,历时半年完成了全球第一个中国人的基因组测序,绘制了第一张黄种人基因图谱。这意味着我们已经初步掌握了自己的生命奥秘。



  首张中国人的基因组图谱命名为“炎黄一号”。说是图谱,其实更像是个巨型的“字母”系统。专家说,再过几年,一个新生儿出世时,如果法律准许,他的父母又愿意的话,就能拿到这孩子的基因组图。这张图,记录着一个生命的全部奥秘和隐私。它不但能显露出这孩子成年后,是不是一个色盲,大概会长多高,能否秃顶、发胖,还可以告诉他的父母:将来有可能会得什么病。



  可是就是这张充满隐私的“图”要交给谁呢?父母?保险公司?老板?政府?……



  这就是世界上许多国家正参与实施的科学计划———人类基因组计划的成果之一。这个计划,与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划,并称为人类自然科学史上的“三计划”。这个计划,被喻为人类生命科学史上又一次伟大的“登月”行动,它所开拓的新天地,让人看了会欢欣鼓舞,也会为之担忧。这个计划将深深地影响着我们的生活,影响着我们每一个人。它将改变我们的哲学、伦理、法律等观念;它将对社会经济产生重大影响,这种影响现已显示于世,基因专利、基因资源争夺战已经拉开序幕。



  你有基因病历吗?



  记者:哪里有生命,哪里就有基因。我们都知道基因是物种遗传的最基本的组成部分。可我们对基因组不了解,基因组是什么?它跟疾病有什么关系?



  李松岗:用浅显的道理讲,精子和卵子结合组成受精卵,发育成人。父亲给我们的所有遗传信息都在这一个精子里,这里面是一个包括所有基因的完整的基因组,它都保存在化学物质DNA之中。共有23个片段,也就是23个分子。因此,基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。母亲也给了我们这样一个完整的基因组。母亲给我们的所有基因,也是保存在DNA之中,也是23个分子,但是局限在卵子的细胞核里。受精时,精子进入卵子内部时,只有它所含的DNA起决定性作用。父亲的23个DNA分子与卵子里的23个DNA分子一道,组成了我们个体所有细胞的完整的基因组。也就是说,从受精卵开始,我们有了双倍的即23对DNA分子,称为“二倍体”。而精子或卵子的各自基因组则相应称为“单倍体”。



  对于我们目前的研究来说,很多的健康问题、用药问题,都跟基因密切相关。而且不同的基因型对不同的药物反应不一样,如果我们了解了基因型的特点,就有可能保证用的药是最有效而且副作用最小,同时不同的疾病也跟基因有关。因为基因是一个人的内因,一些复杂的疾病,比如心血管并糖尿病等等,这些都是个人身体的基因发生了一些变化,而这些变化极有利于这些疾病的产生,这就是内因;同时你又生活在一个相对特定的环境里,而这个环境也有利于病症的暴发,这是外因。内外因相互作用,疾病才会产生。你了解了基因的这些特点,找出它们作用的规律,会给生活带来相当大的方便,所以,基因对于个人来说很重要。



  记者:这么说来,基因不是一成不变的,总处于变化中吗?



  李松岗:原则上基因是不变的,但也有一些特殊情况。比如癌症,本身就是细胞在分裂的过程中,基因的某些调控机制发生了变化。例如乳腺癌,有两个基因:BRCA1和BRCA2,这两个基因现在科学家已经研究过了,如果说一个女人遗传有这两个基因的突变,她到40岁左右,70%会患乳腺癌。好在这种遗传基因突变发生的乳腺癌占所有乳腺癌的总数不到5%。但是问题在于,人类的肿瘤绝大部分并不是由遗传决定的。欧洲科学家研究发现,人的前列腺癌、大肠癌跟乳腺癌这三种肿瘤,基因在遗传方面起作用的系数可能在40%、30%、20%左右。大部分常见的肿瘤是由遗传背景造成的易感性和他的生活方式环境决定的,也就是说并不是人生下来其基因就决定以后是否长肿瘤。所以从这个方面来讲,人的肿瘤是可以预防的,如果由基因来决定的话就非常复杂了,所以在肿瘤这个复杂基因疾病上,除了少数跟遗传有关,而且这个比例很小之外,对大部分人来讲,它只是增加了一个易感性,起决定作用的是人所处的环境和生活方式。所以说,基因也不是不变的。



  话说回来,理论上一个人的所有细胞的基因都是一样的,但人体有好几十亿个细胞,都是从一个细胞分裂变来的,在分裂的过程中,不能保证一点差错不出,出了一点差错基因就有变化。所以说,基因也是在变化中的。



  记者:刚才您提到,通过基因研究,我们可以科学用药,使药物更合理,副作用更小,我国现在是否有针对基因型治疗疾病的药物?国外有吗?



  李松岗:我们国内的基因研究才刚刚起步,还没有研究到这么深的层次。据资料记载,国外有针对白种人、黑种人的药物研究。其原因主要是药物针对不同的基因型,同一种药会有不同的作用。对于不同的基因,有的药物起作用,有的不起作用,有的甚至起反作用。美国现在根据不同的肤色人群开发出不同的药物,现在来看也是正处于研究实验阶段,但可以肯定的是,以后的医学药物发展都往这个方向走。



  现在有证据证明,有些药物最后没有得到批准上市的一个重要原因,就是在临床检验过程中失败了。这个就是基因型的问题。一开始小规模试验的时候,遇到的是小部分的病人,此药有效,因为他的基因型正好适合用这种药,可当拿到人群中大规模试验的时候,人群中什么样的人都有啊,基因型也丰富,药物的有效率就明显降低,当这种药物达不到标准的要求,最后就认为这个药是无效的,可实际上这个药很可能针对一些特定的基因人群是有效的。比如说我们常吃的感冒药,同是一种药,有的人吃了就有效,有的人吃了就无效,当然,这里面还有一个感染的感冒病毒的类型不一样的问题。现在美国的食品药品管理局就要求在做药物实验的时候,要同时把受试的人群的基因型给出来,他们正在制定这方面的要求。这是一个进步。



  记者:现在关于基因的传说神乎其神,听您一讲我明白了,也并不是说了解了基因就什么问题都可以解决,只是增加了一个更加深入了解自己身体的机会而已。现在还流传一种说法,就是将来人人都要有基因病历,到时候拿着个人的基因病历,医生就可以看出你患了什么病,这种说法准确吗?



  李松岗:现在基因正处于研究阶段,允许有人做各种各样的设想。肯定地说,这个说法不准确,不是说看了你的基因就可以知道你患了什么玻除了少数的单基因的疾病外,大部分疾病是环境和基因的综合作用下产生的。换句话说,你即使有某个致病基因,你也未必会发病;你没有这个基因,也未必就不得玻这里有个概率问题,你有了这个基因,只能说你的发病概率大些,没有的话发病的概率会小些,但不能说绝对地发病和不发玻但是有些个别的单基因病,你有了就会发病,没这个就不会发玻



  另外,以现有的科学水平,通过基因治疗还有许许多多技术上的问题没有解决,目前在我们国家还没有正规的门诊开展基因治疗,不过有些医学院正在尝试。但基因病历也是个科学的发展方向,至少,医生会针对你的基因型给药,就像刚才说的那样,使用药物更科学一些。



  在5-10年之内,百姓可以拥有自己的基因组图谱



  记者:我想绘制出我个人的基因组图谱,现在可以做到吗?



  李松岗:可以做到,但成本太高,大约需要几百万。



  记者:太昂贵了,什么时候能达到百姓能接受的价格?



  李松岗:将来随着技术的成熟,在5至10年之内成本就可以降到1万元左右。那时候基本上百姓就能接受了,一般的人都可以拥有自己的基因组图谱了。



  记者:很高兴,5年后我就可以知道我自己的一些秘密了。对于人类来说,这是一件了不起的大事。不过,这又带来一个问题,就是个人的基因组应该属于个人的绝对隐私,我如何保护自己的隐私?



  李松岗:现在各国都认识到了这个问题的严重性,正在研究和制定相关的政策、法规。对于某些拥有特定基因的人来说,比如说知道一个人有负面的基因信息,或者说遗传有BRCA1和BRCA2,在40岁左右70%要得乳腺癌,那么保险公司就很麻烦了。如果知道这个信息,这个人是什么情况容易发生某种疾病,单位在用人制度上也有很大的顾虑,另外周围的同事是不是也会另眼相看?在我们现在科学水平还不是非常发达的情况下,对于持有遗传某些特定基因的个人基因图谱的人来讲,都是一个很大的精神负担。比如说,保险公司是否允许查看你的这些资料?如果允许的话,像刚才说的乳腺癌基因,虽然在小时候未发作,但这个人就有可能被拒保,这是不是一种歧视?有些特定工作岗位呢?也存在这些问题。



  现在各国都在研究这个问题,而且这些基因资料能用在什么样的范围之内?这也是个问题。我个人认为,基因算是个人的高度隐私,不能因为一个人带有不同的基因就差别对待,这明显是一种歧视。除了看病的时候,医生可能给你一些建议之外,在其他方面使用的时候要相当慎重。将来科学高度发达了,社会也发展到能够解决这些问题的时候,我们再拥有这样一张基因图谱会更有利一些。



  记者:您的意思我明白了,科技的发展需要与社会同步,太超前了也不见得就是好事。同样是中国人,我姓周您姓李,我们的基因一样不一样?如果我们两人同白种人相比,能不能说,我们两人的基因比我跟白种人相比要相近得多?



  李松岗:你我之间肯定有区别。在某一个细节上,肯定不一样。但你、我同另一个白种人相比,我们的基因应该是相近的吗?这个问题不太好回答。人的个体之间的差异并不小,但问题是,你作为一个群体,在某些方面有你的特征,因为基因都是由脱氧核糖核酸(DNA)组成,一共有四种,比如说在某个位置,黄种人中A比较多,在西方人中有可能C比较多,会有不同的统计学上的差异,你这个多,他那个多,但真正找出两个黄种人来和一个黄种人跟一个白种人来比,看看差异有多小,这个很难说,现在还没有足够的资料可以这么说。



  但人类不同的种群之间的差异较大是事实。比如男人常在一起喝酒,有人酒量大有人酒量小。这里面就有基因作用,其中的一个基因产生乙醛脱氧酶,这个酶参与酒精的分解。而汉族人群中有50%左右的人乙醛脱氧酶有缺陷,当然是它的基因“缺陷”造成的。这些人不能很好地把乙醇分解,因此喝酒后很长时间血液中的乙醇含量较高,使人不舒服,脸红心跳,就不能多喝。而有的少数族群,缺少这个酶的人少,这个族群也常以豪饮著称。



  再比如喝牛奶。牛奶中有乳糖,需要有一种叫做“半乳糖酶”的来分解乳糖以供人体吸收,可是汉族与一些少数族群的人群中90%左右的人对这种酶有一定程度的缺陷,这也是基因决定的。大多数人一天喝500毫升左右的牛奶就会有不舒服的反应,甚至腹泻。而西方人拿牛奶当水一样喝,喝得再多也没事儿。



  这里不妨多说一些,通过基因研究,科学家发现了整个人类的源流。根据研究结果,大家都接受了人类起源同一的观点,即现在所有的人类都是200多万年前,由非洲的一群古猿进化而来的,这是人类第一次“走出非洲”。但是,人类基因组计划与一些人类基因组研究的进展,给了人们一个不敢相信的说法———  人类真的有一个“夏娃”。现在地球上的所有人,都是一个非洲妇女的后代,这个妇女大概生存在20万年前,她的子孙约在10万-20万年前第二次“走出非洲”,再分散到世界各地,生殖、繁衍现代人类。科学家又经过对只是父传子的Y染色体的研究证明,“亚当”居然也是非洲人!



  所以说,人类的基因99%是相同的,但差距是存在的。



  记者:当人人都有自己的基因图谱的时候,一些基因缺陷也会暴露出来,而且对于相同的种群可能都存在这种基因缺陷。在未来,会不会制造出基因武器利用基因缺陷来攻击敌人?



  李松岗:这种基因漏洞是存在的,其实你也可以看到,一些病在不同的人群中的流行是明显不一样的。比如艾滋病,在一些西方人群中就发现有人存在抗病能力,但在黄种人中好像没有看到这种现象,再比如流感,对西方人作用更厉害,中国人并不严重。



  做成基因武器利用基因漏洞来攻击敌人,这种可能在理论上是存在的。不同的人群有基因差异,就有可能被某些人利用这些差异,制造出来像病原体的东西,它对某个特定人群是更不利的。但是,这么做肯定会引起全世界人的反对。你想,这种东西多么没人性,多么不道德,因为这种武器不是一般的武器,属于超级生物武器,全世界的人都会反对的。



  黄种人的基因破译,改变了国际人类基因组研究的格局



  记者:目前我们破译了黄种人的基因并绘出基因组图谱,有什么重要意义?



  李松岗:每个人都要了解自己,我们要了解我们自己这个族群,我们要了解我们的特点,就需要研究我们自己。比如说,不同的药物对不同的基因群有可能有影响,这种药物对于西方人来说是合适了,对于我们中国人来说合适不合适?就需要针对黄种人来做实验,我们对黄种人了解的太多,有些东西就不用做实验,只要在计算机上算一算就可以知道这些东西对黄种人是否合适。我国基因资源丰富,研究黄种人基因组图谱就显得更重要。基因既是生物资源也是战略资源,谁抢先谁受益。这不但是科技发展的要求,无论从政治上还是经济上,还是人类的可持续发展上,我们破译了自己的基因图谱都有划时代的意义,在将来的药物研制和健康上有更大的意义。



  自从中国承担了人类基因组计划1%的任务后,中国的参与为自己赢得了更多的话语权和权益,甚至改变了国际人类基因组研究的格局。这充分证明了我们的科技实力。



  记者:为什么说中国的基因资源非常丰富?



  李松岗:人口多了,多态性就多。中国面积大,环境变化多样,物种多,基因资源就相对丰富。



  记者:跟我国的少数民族多有关吗?



  李松岗:我们现在民族上的定义更多的是文化上的差异,至于遗传差异有多大有些人正在进行研究,但是目前的资料还不是很多,这个也不太好说。中国有汉族与55个不同的少数民族。“人类基因组多样性计划”就是研究各族群的基因组的多样性,进行比较分类,这个研究很复杂,但是原理很简单,越是亲缘关系近的,基因组的相似程度就越高。



  记者:我国基因资源丰富有什么重要的价值?



  李松岗:生物多样性本身就是最大的价值,不同的基因在不同的环境里表现也不一样,有时候这个基因现在看着不知道它有什么特殊用途,那也许是因为它没有进入特定的环境,进入特定的环境就可以看出来它表现出来的特殊用途了。有些基因是你花多少钱也买不来的,有些基因是你怎么找也找不到的,物以稀为贵,基因也是这样,生物越丰富,基因资源就越丰富。所以科学研究的越深入多态性就越重要。而我国基因资源丰富,其价值显而易见。



  记者:到目前为止,我国的基因研究技术跟世界相比,处于什么样的水平?



  李松岗:在基因组上,我们做出了较大的贡献,至少处于世界领先或者跟领先集团同步水平。但在很多方面我们跟发达国家相比有差距,比如说,我们研究所用的机器,用的药品全是国外进口,我们自己的国家还造不出来;在某些基因功能研究上我们远不如国外的深入。



  现在世界,谁也不可能要求我们在哪一方面都是领先的,这也是不科学的态度。我们毕竟只是一个国家,世界上还有那么多国家呢,我们虽然在人口上占1/4,可还有3/4人口呢,所以,世界上任何一个国家也做不到全部领先。这就是国际上要求采取合作的形式来搞科研的重要原因。搞科研采取国际合作的形式很重要。



  基因争夺战硝烟渐起,像保护国土那样保护我们的基因资源



  记者:今年的诺贝尔医学奖是基因敲除小鼠,使任意改变基因变为现实,这种技术是否会应用到人的身上?那样的话会为人类带来哪些有利和不利的方面?



  李松岗:应用到人身上不太可能。基因敲除主要是研究基因的功能,把基因敲除后,看小鼠在表现上有什么差异,这种技术不可能随便用在人身上,把人身上的基因随便敲除后,那不出了大问题?所以我觉得这个不太可能。如果将来有一天发现确实人的体内某个基因特别有害,可以做敲除处理,但这个不太可能,因为基因在特定的环境中表现不一样。刚才说过了,基因是会变的,所以有害和有益是相对的。现在看它可能是有害的基因,你敲除后,一定会有其他方面的反应,而这种反应根本不能确定。要是出现良性反应还好,要是出现不良反应那怎么办?换到另一个环境里,被敲除的基因就有可能是不可缺少的有用的基因,却被敲除了。所以我个人不认为这种技术能用在人身上。



  记者:据报载,在上个世纪90年代,曾经有国外的某些组织在我国非法采集血样,它们要这些血样有什么用?



  李松岗:这个案例我不太清楚。假设发生这样的事,一般来说,这些组织采集血样只是作为一种资料来保存、研究。比如说农业上有种子资源库,就是把种子采集来之后放存,尽可能地延长寿命,然后过一段时间还需要繁殖一次,保留所有的这些品种的资源。



  我们测出黄种人的基因组图谱后,就等于为全世界提供了一张公用的  “参照图”。只有用各种疾病患者的基因序列来对照这个标准的“参照图”,才能检测出疾病基因所在的位点,弄清楚这个疾病基因之后,便能采取相应对策,控制这种疾病的发病或者恶化。可想而知,随之而来的便是巨大的经济效益。



  在这个利益链条中,提供疾病患者的样本资源就显得非常珍贵。中国是一个人口大国,对研究人类基因来说,中国具有得天独厚的资源优势;而且,很多疾病是家族遗传性疾病,中国大家族的生活方式无疑又提供了一个其他国家无法比拟的强势。瞅准中国这块沃土,许多国外大公司携着巨资以各种名目登陆中国,抢夺中国资源也是预料之中的。



  记者:面对抢夺,我们准备好了吗?



  李松岗:中国在这方面的科研力量越来越强大,越来越多的科研人员和临床医生加入进来,可以说,在这场争夺战中,中国已经具备了优势,也具备了世界水平。但是,我国基础科研的投入比不上发达国家,需要做的基础工作还有很多,障碍也很多。



  可以肯定地说,随着研究的深入,这场争夺战将愈演愈烈。



  记者:您刚才说保存种子资源,这有什么特殊用途?



  李松岗:实际上就是要保存这些种子里含的基因多样性,种子越多,基因的型就越多。将来某一天如果我们需要了,就很可能从里面找出一个有用的基因来。比如农业上很重要一点就是到野生的植物上去找基因,明显的成功例子就是杂交水稻,袁隆平院士得到的最关键的基因全是从野生稻里找到的。这就说明,基因的多样性是非常宝贵的财富,不知道哪一天就有用了,从这个角度来说,收集这种资源即使现在看着没用,将来也许有一天就有用了。血样也是一样的。



  记者:采集我们的血样,我们失去了什么?



  李松岗:最主要的是经济意义上的。一些真正有价值的基因首先被人家发现了,就有可能申请专利保护,将来在利用上我们就会有问题。比如刚才说的制药,人家通过血样,研究了基因之后,就可能有针对性地制药,这个利润就是人家的,我们什么也得不到。还有,就是我们的隐私被人家发现了,这也是个很可怕的事。所以,现在有人说,像保护国土资源那样保护我们的基因资源。



  另外,基因研究本身就是一种专利,需要保护。比如说杂交稻的种子,是不允许随便带走的,就是为了保护自己的专利,这对我国有重大的经济意义和战略意义。



  人物档案



  李松岗



  1984年毕业于北京大学生物系,获硕士学位。毕业后在北京大学生命科学院任教,从事教育和研究工作。1992年赴美国加州大学洛杉矶分校进修生物学。早期研究生态系统的计算机模拟,近年来从事生物信息学研究工作,曾参与水稻基因组测序、拼接、信息学分析等项目。现任北京大学教授,深圳华大基因研究院副院长。在国际权威杂志上发表多篇论文

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