基因研究的重大意义
人类基因组图表告诉我们,人体里面有三十亿个碱基对,编码蛋白质占3%,大多数都不是编码蛋白质,有许多是重复顺序。现在还不知道这些46%的重复顺序是干吗的,还在研究,还有51%调控顺序及其他,只有我们高等动物才有的。人类基因组图表只是告诉我们这些密码的存在,这只是第一步,但是我们还要了解这些密码是干什么的,先要把这3%的东西搞出来,拿到基因图表,然后研究这些基因是怎么变成蛋白质的,还要了解它们的功能,这些工作就是我们所谓的功能基因组时代,我们只有了解了这些功能,才能为临床服务,为人类造福。
有些基本概念一定要讲清楚,这样才能研究。每一个细胞具有全套基因,不同细胞表达的基因是不同的。而且基因表达在身体中都是有序的,它跟时间、地点、环境表达都有关系。举一个例子,红血球和白血球不一样,血红蛋白携带氧气,只在红血球中“表达”,白血球是去“打仗”,也就是消灭细菌。因此,细胞的功能是不同的。细胞就好像电脑,布置非常严密,都是由基因调节的。比如,男人的精子在睾丸中,因为基因的表达不同,所以形态上才会有不同。
除了时间、地点外,还会受到环境的影响。举个例子,为什么只有母鸡能生蛋,而公鸡不能生蛋?这是因为,母鸡的肝脏可生成蛋白,输卵管可生成蛋黄,这样就可以生蛋了。而公鸡没有雌激素,因此肝脏没有蛋黄。科学家为了证明这个问题,就给公鸡打雌激素,果然出现蛋黄。但是公鸡没有输卵管,就不能生成蛋白,这样还是不能生蛋了。再举个例子,侏儒症的产生,就是因为缺少了生长激素、促甲状腺素、催乳激素。了解了这些原理,我们就可以做产前诊断,避免侏儒症的产生,实现优生优育。经过科学研究,人类生长激素的治疗进程,在1979年达到重组蛋白质表达,1985年用于临床治疗。
目前所知人体内可能有3-4万基因,图谱出来后,我们能很快的找到这些基因,一个细胞不是表达一个基因,而是表达很多,一个一个得找很慢,所以我们现在做了基因芯片,通过用基因芯片去核对。基因里面分好几类,有看家基因,大家都需要看家基因,还有一些特异基因,比如眼睛细胞里面所含的基因。那么,人类基因组密码公布后有何用?首先就要了解人的3%编码蛋白质里到底有多少基因,其次,利用基因芯片,了解各种器官、组织、细胞中哪些基因在工作?哪些是特异表达的?哪些是看家基因?它们何时表达?会受哪些因素影响?生物学功能在细胞或器官中的作用?何时应用于临床和生活,为健康造福。由于我们不能用人体来做试验,只能通过动物试验来研究,然后再过渡到人。有人可能会说动物可能与人的基因不一样,但是大多数还是一样的。我们现在来看这幅图,图上人的表皮细胞的基因出了毛病,在额头上出现了白斑,与旁边一个小鼠对比是完全一样的,用猴子做可能更好一点,但是猴子体积比较大,比较难做。那么,利用动物试验,我们或许就能解决这个问题了。黑猩猩的图谱已经出来了,与人类的基因组图谱只差了1.5%。这1.5%很重要,它决定了人和黑猩猩的智力差别。2001年2月15日公布了人类基因组草图,很多专家都表示它对他们的工作很有帮助。至今已经三年半了,研究的进展还是很快的。基因知道了以后要了解它的功能。
我的研究课题——附睾功能基因组的研究
进入功能基因组时代,作为科研工作者,我们如何选择一个合适的研究课题?如何选择一条既创新又可行的路线?如何多、快、好、省地达到目标?下面我介绍一下我选的新课题--。我选择了附睾基因组出于以下几个方面的考虑,一个是关于国计民生的需求,二是课题较小,能在不太长的期间内可能成功,三是参与同一个生物学功能的一组基因,最后是本实验室具有优势点。考虑到国内的现实需求,我们是人口大国,耕地很少。计划生育后,人口控制比较好了,但由于基数很大,所以绝对数还是很大。而且现在一个孩子,总是希望孩子比较健康,另外男性的不育率也比较高。男性生殖调控研究的重要性在于,男性每天生成1亿精子(500-1000精子/秒),可以持续50年,而女性每月只生成1个卵,持续40年。精子易受环境影响,容易突变,畸形。50年来,精子数量、质量均下降。小于45岁的男性不育率达到5-10%(原发性),根据世界卫生组织(WHO)统计数字,以输精管结扎实现避孕的男性参与人口控制北美、欧洲大于发展中国家,新西兰是1/3,中国(四川)是1/12。另外,基础研究薄弱,观念旧,没有好药。21世纪新避孕药的特殊需求,世界卫生组织(WHO)的观点是减少女性避孕药的副作用,防止性传播感染疾病STDs(HIV/AIDS),注重研究男性避孕药和双功能药物。由于避孕药是健康药品,不能有副作用、后遗症,因此,它就比比一般药物的要求更严格。目前的避孕手段基本有以下几种:屏障,绝育,药物,流产。避孕手段还是要求:作用快或长效、100%有效、无副反应、无后遗症、不影响性生活、便宜、不麻烦。