不久的将来，测量自己的基因组也许会变成一件很平常的事情，你可以了解自己的基因构成，存在哪些可能导致疾病的基因，并采取相关预防和治疗措施，甚至通过基因比对寻根问祖……
在上世纪末大名鼎鼎的“人类基因组计划”中，多国科研人员联手耗费10年时间才测出第一个人类全基因组草图。而就在过去的一年里，涌现出了十来份基因组图谱，这是新一代D N A测序技术发展的成果，2009年也随之成为新技术全面胜利之年。在美国《时代》杂志评选出的2009年十大科技进展中，利用新技术对人类致病基因的测量名列第二位。
从十年一份到一年十份
D N A (脱氧核糖核酸)是人类主要的
遗传物质，它呈双螺旋链状结构，人们常说的基因就是D N A链上具有特定生物学功能的一个片段。D N A链上排列着许多碱基对，如果能测出这些碱基对的顺序，就能够了解各个基因的特点，帮助遗传学和医学中的相关研究。
但是，一个人的D N A中有约30亿个碱基对，使用传统技术测量的话意味着巨大的工作量。肩负这一目的的“人类基因组计划”在1990年启动时，人们预计在多国联手下可以到2005年完成工作，而其成本估计是1个碱基对1美元，预计总耗资30亿美元。经过美、英、法、德、日和中国等多国科研人员合作，在2000年绘出了人类基因组草图，在2003年得出完整图谱，完成了这一计划。
“人类基因组计划”使用的是第一代D N A测 序 法 ， 也 称 作 “ 自 动 化 桑 格 测 序法”，其原理由两次获得诺贝尔化学奖的英国科学家桑格在上世纪70年代提出。在英国剑桥还成立了以他名字命名的桑格研究所，该机构承担了“人类基因组计划”中约1/3的工作。
桑格研究所的薛雅丽博士介绍说，在“人类基因组计划”之后，各方竞相研制新一代的D N A测序技术，过去两三年里科学家开始陆续报告使用新技术的成果，但研究成果的大规模“井喷”出现在2009年，这一年说得上是新一代D N A测序技术的全面胜利之年。
目前，生产新一代测序仪器的公司主要有R oche公司和Illum ina公司等，它们的新技术原理不完全相同，但业界都统一称为“新一代D N A测序技术(N G S)”。
如果对两代技术进行比较，第一代技术的特点可以说是“线性的”，仪器每次运行只能读取有限几个“道”上的测量数据，而新一代技术则是“平面的”，仪器每次运行可以读取整个平面上成千上万个测量点的数据。因此，新一代技术的测量能力要强大许多倍。
以桑格研究所现在使用的Illum ina新一代仪器为例，算上样品准备、仪器运行、数据分析的时间，平均一台仪器在一个月内就可以产生相当于1个人全基因组图谱的数据，而其运行成本已经降到一两万美元左右的量级。这与“人类基因组计划”相比，便如从马车到汽车的进步。
薛雅丽说，自从新一代D N A测序技术诞生之后，科学界发布基因组图谱的速率不断上升，从以前的十年一份，到两三年一份，再到一年之内就可以出一份，2009年更是涌现出十来份基因组图谱。
新技术得到全面认可和推广
在测量对象上，过去是选择“有意义”的人士，如对因发现D N A双螺旋结构而获诺贝尔奖的著名科学家沃森进行基因测序。而2009年发布的十来份基因组图谱，基本上是来自普通人或是对疾病研究有价值的个体。这些都标志着新技术得到全面认可和推广。
2009年还见证了新的“千人基因组计划”的良好进展。在新技术的帮助下，各国科学家在2008年启动了这一雄心勃勃的计划，其长远目标是对全球2000名个体进行基因组测序。目前第一阶段100多名个体的基因组测序数据已经公布，研究结果即将正式发表。
2009年，许多建立在基因测序基础之上的研究领域也出现重大进展。如桑格研究所与中国有关方面合作，在8月首次发布了对人类基因突变率的直接测量结果。这一研究需要对两份基因组图谱的不同变化之处进行对比测量，领导这项研究的桑格研究所克里斯·泰勒史密斯博士说：“如果没有技术进步，这一工作是不可想象的。”
就在12月，中国科学家还先后宣布完成了对大熊猫和藏羚羊的基因组测序。新一代D N A测序技术在帮助人类了解自身奥秘外，也正被用于破译其他稀有大型动物的遗传密码，为保护珍稀动物提供科学帮助。研究人员说，测出的大熊猫基因组仍然具有很高的杂合率，从而推断具有较高的遗传多态性，从遗传上讲大熊猫不会濒于灭绝。
测量成本有望降低到1000美元
目前，各研究机构还在继续改进新一代D N A测序技术，希望能够将每份基因图谱的测量成本降到约1000美元。很多科学家都相信在不久的将来，这个目标是完全可能实现的。
到那时，测量自己的基因组也许会变成一件很平常的事情，大部分人都可以去了解自己的基因构成究竟是什么样，存在哪些可能导致疾病的基因，并采取相关预防和治疗措施。此外，如果有人想寻根问祖，也可以通过和当地人基因组比对的方式，探寻自己祖上究竟来自哪里。
不过，科技从来就是一把双刃剑，如果到时真能进行大规模的人类基因组测量，如何保证这些数据的隐私性将成为新的问题。比如有的基因会导致人到中老年才发生某种疾病，如果用人单位掌握了相关信息，就可能在招聘时产生歧视行为。
“人类基因组计划”曾被誉为是和造出原子弹的“曼哈顿计划”具有同等意义的大科学项目，正如核技术既可用于制造原子弹也可用于建设核电站，新一代D N A测序技术的应用方向也同样掌握在人类自身的手中。
作者：
2010-1-17