《20岁的人类基因组:生物学上最被炒作的突破是如何导致虎yabo124头龙脑和停滞不前的》

残破的DNA遗传学概念

当比尔克林顿总统20年前宣布人类基因组序列已经完成时,他称为“人类产生的最重要的,最奇怪的地图”的突破。科学成就被置于月亮着陆。

人们希望获得该序列将改变我们对人类疾病的理解在20年内,从而实现更好的治疗、检测和预防。著名的期刊文章这本书于2001年2月出版,与世界分享了我们的基因成分。这本书被誉为“生命之书”,通过揭示我们的哪些基因会导致哪些疾病,这本书可能会对医学产生革命性的影响。

但在此后的20年里,这一序列并没有给人留下深刻印象。我们新发现的基因自我认识的潜力还没有实现。相反,出现的是基因研究的新前沿:新问题需要新一批研究人员来回答。

今天,我们的基因之间的差距,以及指导基因活动的开关,正在成为我们外貌和我们如何生病的强大决定因素——也许是决定因素高达90%是什么让我们彼此不同。理解这个“遗传暗物质“使用人类基因组序列提供的知识,将有助于我们进一步推进我们的物种的遗传秘密。


2000年,比尔·克林顿总统和托尼·布莱尔首相在一次联合新闻发布会上首次宣布了这一消息。

瓦解的代码

破解人类基因密码花了13年,花费了27亿美元(19亿英镑),数百名科学家在人类基因组中30多亿个碱基对中进行了研究DNA。我们的基因数据一旦被绘制出来,就有助于癌症依赖图谱(Cancer Dependency Map)和全基因组关联研究(Genome Wide Association Studies)等项目更好地了解困扰人类的疾病。

但有些结果令人失望。早在2000年,随着人类基因组测序迫在眉睫,基因组界开始兴奋地下注预测人类基因组将包含多少基因。有的赌注高达30万,有的低至4万。作为背景,洋葱基因组包含6万个基因。

令人沮丧的是,我们的基因组包含的基因数量与老鼠或果蝇大致相同(约21000个),但比老鼠或果蝇少三倍一个洋葱。很少有人会说,人类的复杂程度是洋葱的三倍。相反,这一发现表明,我们基因组中基因的数量与我们的复杂性或我们与其他物种的差异没有什么关系,正如之前所假设的那样。

巨大的责任

获得人类基因组序列也给科学界带来了大量的重要信息伦理问题2000年,英国首相托尼·布莱尔(Tony Blair)强调说:“随着这一发现的力量,我们有责任明智地使用它。”

伦理学家尤其关注“基因歧视”的问题,比如我们的基因是否可以在法庭上作为不利于我们的证据,或者作为排斥我们的基础:这是由我们的生物学决定的一种新型扭曲的等级制度。yabo124

其中一些问题已通过立法加以解决基因歧视比如美国2008年的《基因信息非歧视法案》(Genetic Information Nondiscrimination Act)。其他一些担忧,比如那些围绕着所谓的“设计婴儿”的担忧,至今仍在经受考验。

2018年,一名中国科学家使用一种名为CRISPR的方法对人类胚胎进行了基因编辑,这种方法可以将目标DNA片段剪掉,并用其他片段替代。卷入其中的科学家随后被判入狱,这表明中国仍没有什么胃口人类遗传实验

另一方面拒绝现有的基因治疗对自愿的病人实施安乐死可能有一天会被认为是不道德的——就像一些国家选择基于道德理由使安乐死合法化一样。关于人类应该如何处理其基因数据的问题仍然存在。


中国科学家贺建奎在2018年宣布,他创造了基因编辑双胞胎。他于2019年入狱。

疾病转移

由于人类基因编辑仍然备受争议,研究人员转而寻找哪些基因可能是人类疾病的罪魁祸首。然而,当科学家研究了哪种基因都与人类疾病有关,他们都感到吃惊。在比较了大量的人类DNA样本,以确定某些基因是否会导致某些疾病之后,他们发现,许多意想不到的基因组部分与人类疾病的发展有关。

基因组含有两个部分:编码基因组和非编码基因组。编码基因组仅占我们DNA的1.7%,但负责编码是生命基本建筑块的蛋白质。基因由它们对蛋白质的能力定义:所以我们的1.7%的基因组由基因组成。

非编码基因组构成了我们剩下的98.3%的DNA,它不编码蛋白质。这部分基因组在很大程度上是未知的,曾经被认为是无用的“垃圾DNA”。它不包含制造蛋白质的基因,因此人们认为非编码基因组与生命物质没有什么关系。

令人困惑的是,科学家们发现基因组非编码大部分的信息都是由他负责的影响疾病的发展在人类身上。这些发现清楚地表明,非编码基因组实际上比以前认为的重要得多。

增强的能力

在基因组的这个非编码部分,研究人员随后发现了DNA的短区域,称为增强子:在不同的组织中,基因开关在不同的时间开启和关闭。他们发现,胚胎成形所需的增强子发生了很大的变化小在进化过程中,建议他们代表了遗传信息的主要和重要来源。

这些研究启发了我们中的一位Alasdair,去探索增强剂在诸如饮酒、焦虑和脂肪摄入等行为中的可能作用。通过比较老鼠、鸟类和人类的基因组,我们发现了一种增强子,它在3.5亿年的时间里变化相对较小,这表明了它在物种生存中的重要性。

当我们使用CRISPR基因组编辑从小鼠基因组中删除这种增强子时,那些小鼠少吃脂肪,少喝酒精,并显示出焦虑减少。虽然这些都可以听起来像积极的变化,但是这些增强剂可能在热量贫困环境中演变,充满了掠食者和威胁。当时,吃高卡路里的食物来源,如脂肪和发酵的水果,并且是捕食者的超警惕,将是生存的关键。然而,在现代社会中,这些行为现在可能有助于肥胖,酗酒和慢性焦虑。

有趣的是,随后的遗传分析主要人群队列已经表明同样的人类增强剂的变化也与酒精摄入量和情绪的差异。这些研究表明,增强剂不仅对正常的生理和健康很重要,而且改变它们可以导致对人类健康有重大影响的行为改变。

考虑到这些新的研究方向,我们似乎正处于遗传生物学的十字路口。yabo124基因增强子在健康和疾病中的重要性与我们在识别和理解它们方面的相对无能不相称。

因此,为了充分利用20年前的人类基因组测序,很明显,现在的研究必须超越编码蛋白质的基因组的1.7%。在探索诸如增强子所代表的未知基因领域时,生物学很可能找到医疗保健领域的下一波突破。yabo124

写的:

  • Alasdair Mackenzie,来自阿伯丁大学分子遗传学
  • 安德里亚斯·科尔布,阿伯丁大学罗威特研究所高级研究员

最初发表于谈话谈话

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