生命科學(xué)最大的基礎(chǔ)工程

生物技術(shù)在過(guò)去的幾十年風(fēng)起云涌，70年代出現(xiàn)的重組DNA，使得人們有可能按照需求生產(chǎn)出基因工程的藥物。到了80年代，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用極大地提高了農(nóng)作物、動(dòng)物的產(chǎn)量和品質(zhì)。90年代有代表性的進(jìn)展就是克隆技術(shù)，使得重組生命成為可能，這是很偉大的進(jìn)步。信息技術(shù)在很大程度上改變了社會(huì)，正如未來(lái)學(xué)家所說(shuō)，信息技術(shù)使我們能夠做的更多做得更快、更好。但是，生命科學(xué)、生物技術(shù)有可能改變?nèi)祟?lèi)自身，改變未來(lái)社會(huì)的發(fā)展，其影響更重大。從總體上看，生命科學(xué)無(wú)論從揭示未知領(lǐng)域的廣度深度，從產(chǎn)業(yè)化的巨大前景，保證人類(lèi)基本的物質(zhì)生活的需求，強(qiáng)身健體的需要，還是推動(dòng)整個(gè)人類(lèi)的進(jìn)步來(lái)說(shuō)，都是非常重要的一個(gè)領(lǐng)域，因此說(shuō)21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)是很有道理的。

人類(lèi)基因組研究是目前生命科學(xué)領(lǐng)域里的一項(xiàng)最大的基礎(chǔ)工程。生命活動(dòng)在相當(dāng)大的程度上是受遺傳因素影響的，要理解生命，戰(zhàn)勝疾病，提高健康，就必須對(duì)控制生命的遺傳信息有所了解，而且不是支離破碎的了解，是整體化的了解。所謂基因組是生命遺傳信息的總合，它不是個(gè)體基因的概念，它是所有基因在一起，再加上那些調(diào)控基因的遺傳信息。這個(gè)項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)因素也是雙重性的，一個(gè)是科學(xué)家的好奇心，求知欲望，像任何其他基礎(chǔ)科學(xué)一樣；另外一個(gè)巨大的驅(qū)動(dòng)力就是人類(lèi)健康的一種需求。

生命科學(xué)要揭示的奧秘很多，整個(gè)框架搭起來(lái)的過(guò)程就是從具象到微象，從大到小，由表及里，但到達(dá)里以后發(fā)現(xiàn)，對(duì)個(gè)別的孤立的分子進(jìn)行研究，恐怕不能揭示其中的規(guī)律，這樣就從分析進(jìn)入到綜合。進(jìn)入到人類(lèi)基因組時(shí)代，生命科學(xué)全新形態(tài)，即大科學(xué)形態(tài)，系統(tǒng)科學(xué)形態(tài)，交叉科學(xué)形態(tài)。人類(lèi)基因組揭示的信息量大概只有天文的數(shù)字可以與之相比。如果把生物的變異性考慮進(jìn)去的話(huà)，這種海量信息的儲(chǔ)存、分析、傳輸，收集，把信息從數(shù)據(jù)變成知識(shí)，這就要求信息技術(shù)、數(shù)學(xué)等加入進(jìn)來(lái)，所以生物信息學(xué)產(chǎn)生了。要在同一時(shí)間研究所有的基因、所有的蛋白質(zhì)的表達(dá)和相互作用，是一種系統(tǒng)科學(xué)的研究方法。為了進(jìn)行這樣的分析，新的平臺(tái)就要發(fā)展，比如生物芯片，在一個(gè)指甲蓋大小的面積上可以把人類(lèi)的所有基因，將來(lái)可能發(fā)展到所有的蛋白，都放在這個(gè)小的平面上，用定型化來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)化的研究。當(dāng)今的生命科學(xué)的大科學(xué)平臺(tái)，為我們揭示生命的奧秘提供了可能。破譯天書(shū)只為造福社會(huì)

經(jīng)過(guò)全球科學(xué)家包括中國(guó)科學(xué)家的努力，2000年6月人類(lèi)基因組計(jì)劃完成了框架測(cè)序，大概再過(guò)兩三年，到2003年就可以把人類(lèi)基因組的精細(xì)的序列完成。中國(guó)科學(xué)家承擔(dān)的的1％的任務(wù)完成得還是非常優(yōu)秀的，在6個(gè)國(guó)家中最早地完成了自己應(yīng)該承擔(dān)的區(qū)域的精細(xì)測(cè)序。也就是說(shuō)，第一份人類(lèi)的遺傳天書(shū)已經(jīng)展現(xiàn)在我們眼前，但是我們還不怎么讀得懂?，F(xiàn)在提出功能基因組計(jì)劃，就是要理解這個(gè)天書(shū)里說(shuō)的是什么內(nèi)容，天書(shū)上的信息是怎么表達(dá)的，這種表達(dá)又是如何控制的，這種表達(dá)、控制和環(huán)境又是如何相互作用的，這種相互作用在人類(lèi)的健康和疾病當(dāng)中又是怎么樣變化的。

人的生老病死這些活動(dòng)，實(shí)際上既有遺傳因素，又有環(huán)境因素。人類(lèi)基因組計(jì)劃研究的意義最后還是體現(xiàn)在對(duì)人類(lèi)的實(shí)際貢獻(xiàn)上，尤其體現(xiàn)在對(duì)人類(lèi)重大疾病的防治上來(lái)。這里又有一個(gè)醫(yī)學(xué)基因組問(wèn)題?；蚪M是有變異的，不是一成不變的，這就為遺傳信息的變異奠定了基礎(chǔ)。為什么在一些人群和家族中比較容易發(fā)生某些疾病，比如高血壓、肥胖癥等。據(jù)調(diào)查，目前中國(guó)人中有25％超重，少兒肥胖者達(dá)7-8％，而且增長(zhǎng)速度很快。這里既有遺傳因素又有其他因素，醫(yī)學(xué)基因組學(xué)就是要搞清那些遺傳疾病的原因及其防治辦法。由于人的千差萬(wàn)別，對(duì)于疾病的易感性，對(duì)藥物的反應(yīng)性包括對(duì)療效的反應(yīng)性和對(duì)副作用的反應(yīng)性，都跟遺傳信息的變異有關(guān)，所以，不僅要天書(shū)讀出來(lái)，而且要把人群、個(gè)體之間主要差異，就是把天書(shū)里的那些符號(hào)識(shí)別出來(lái)。

基因技術(shù)提供無(wú)限商機(jī)

基因技術(shù)對(duì)醫(yī)藥行業(yè)來(lái)說(shuō)是提供了無(wú)限商機(jī)，一部分基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物可以直接用來(lái)做藥，大多數(shù)基因蛋白質(zhì)的產(chǎn)物可以用來(lái)篩選藥物?；瘜W(xué)藥物在身體里作用的靶點(diǎn)，主要是基因編碼的蛋白質(zhì)。以前是先有化合物，再來(lái)一點(diǎn)點(diǎn)識(shí)別這個(gè)化合物作用在哪些靶位上?，F(xiàn)在反過(guò)來(lái)了，先知道那么多的靶點(diǎn)，再來(lái)篩選化合物，這樣藥物發(fā)現(xiàn)的速度就加快了。識(shí)別疾病基因就使疾病的診斷進(jìn)入到基因診斷階段，對(duì)異常的基因進(jìn)行替代，就產(chǎn)生了基因治療。

人類(lèi)基因組發(fā)展到今天，主要就是從整理天書(shū)到真正的生物學(xué)功能，然后應(yīng)用于人類(lèi)的治療疾病、健康和醫(yī)藥上。人類(lèi)基因組計(jì)劃也推動(dòng)了對(duì)其他生命基因組的研究，推而廣之，還包括了對(duì)簡(jiǎn)單生命體的基因組，比如大腸桿菌一直到植物，比如水稻再到動(dòng)物的研究。僅僅看到人類(lèi)基因天書(shū)，很難理解為什么是人類(lèi)，什么讓我們區(qū)別于其他動(dòng)物。把生命天書(shū)拿出來(lái)，從最簡(jiǎn)單的生命體到最復(fù)雜的人類(lèi)生命進(jìn)化過(guò)程中，不同階段的生命體的遺傳特性，拿出來(lái)進(jìn)行比較，就可以發(fā)現(xiàn)在基因組水平進(jìn)化的規(guī)律，了解基因組的結(jié)構(gòu)和功能怎么樣從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由低級(jí)到高級(jí)發(fā)展的。這個(gè)計(jì)劃的帶動(dòng)對(duì)解析生命科學(xué)的最復(fù)雜問(wèn)題如進(jìn)化、發(fā)育、腦功能等，都有巨大作用。

中國(guó)的生命科學(xué)研究過(guò)去幾十年來(lái)走過(guò)了一條艱難曲折的道路。直到20世紀(jì)80年代末期，基因組科學(xué)在很落后的情況下，爭(zhēng)取一個(gè)很快的發(fā)展。因?yàn)榛驅(qū)W科是帶動(dòng)學(xué)科，中國(guó)的科學(xué)發(fā)生了前所未有的整合、發(fā)展，促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展。應(yīng)該說(shuō)，人類(lèi)基因組的參與，開(kāi)始是跟蹤，后來(lái)是參與，后來(lái)是人類(lèi)疾病的研究，如果說(shuō)人類(lèi)疾病組的研究我們還只是補(bǔ)充、跟蹤、參與，那么，水稻基因組的研究，我們就是主角。目前，多個(gè)課題研究進(jìn)展順利，預(yù)計(jì)2002年這些成果都可能以長(zhǎng)篇論文的方式，在國(guó)際上最著名的重要專(zhuān)業(yè)刊物上發(fā)表。基因工程是生命科學(xué)的重要組成部分，比如說(shuō)，分子生物學(xué)跟基因組的工作就有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。在前沿學(xué)科，我們有了比較大的進(jìn)展，從耳聾的基因到血壓基因、指趾基因，從白血病、肝癌到肌體瘤、鼻咽癌等等。實(shí)際上，在腫瘤基因方面，中國(guó)是國(guó)際上最早涉及的國(guó)家之一。基因研究的成果，在醫(yī)學(xué)科學(xué)上起子一個(gè)很大的帶動(dòng)作用。

在前沿生物高科技領(lǐng)域，中國(guó)科學(xué)家能產(chǎn)生任何一種已知的生物藥品。我們已經(jīng)掌握了20多種生物克隆的核心技術(shù)，新近的克隆羊、克隆牛，已有成功的報(bào)道。轉(zhuǎn)基因已走進(jìn)生產(chǎn)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)的基因棉花，可以和國(guó)外的轉(zhuǎn)基因棉花一決雌雄。生物信息學(xué)平臺(tái)已初步建立起來(lái)，而且形成一些自己的特色，在其它墓因組的研究中都已得到很好的發(fā)揮。 把知識(shí)變成經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力

雖然中國(guó)的生物科學(xué)研究成果非常喜人，但離國(guó)家的要求差距還很大。加入WTO就暴露出我們的差距非常之大。在生命科學(xué)領(lǐng)域，我覺(jué)得有兩個(gè)重要課題：一是如何提高農(nóng)業(yè)的品質(zhì)，另一個(gè)如何把國(guó)家的制藥工業(yè)搞上去。

中國(guó)農(nóng)業(yè)的效率、效益不高，競(jìng)爭(zhēng)力不夠，農(nóng)民富不起來(lái)，科學(xué)界有責(zé)任啊!如何讓農(nóng)產(chǎn)品不僅是數(shù)量上，而且是質(zhì)量上提高，同時(shí)不要以犧牲環(huán)境、資源為代價(jià)，只能靠科學(xué)技術(shù)。農(nóng)民正眼巴巴地等著科技人員去解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上許多問(wèn)題。農(nóng)民富不起來(lái)，中國(guó)的現(xiàn)代化也是一句空話(huà)。這是吃飯的問(wèn)題。

再看吃藥的問(wèn)題?，F(xiàn)在中國(guó)雖然是藥物生產(chǎn)大國(guó)，但是我們的技術(shù)創(chuàng)新能力很低，我們的研究能力、創(chuàng)新藥物能力很低，90％以上都是仿制藥物。我們?cè)趪?guó)際中藥市場(chǎng)上只占3％的份額，嚴(yán)重落后于日本、韓國(guó)等國(guó)。當(dāng)健康水平不斷提高，醫(yī)療條件不斷改善，總體上已經(jīng)控制了大部分危性傳染病，營(yíng)養(yǎng)性(營(yíng)養(yǎng)缺陷)的疾病也會(huì)逐步消失，將來(lái)退行性疾病會(huì)成為主要的危害。包括老年癡呆癥、器官功能退化等。還有代謝性疾病，如心血管、腦血管疾病，腳顫，糖尿病等等。生老病死，由盛到衰，衰就是人體在衰老過(guò)程中的器官功能的減退，并由此引起的疾病。此外，還有外傷、器官損傷等等，進(jìn)行組織和器官的再造，由此產(chǎn)生一個(gè)重大需求。面對(duì)這些疾病成為人類(lèi)健康的障礙時(shí)，就提出了一種醫(yī)學(xué)，叫再生醫(yī)學(xué)，包括減緩衰老和替代人體衰老的器官。完全由非生命材料造成的人工器官，還存在很大的局限性，所以，器官再造就成為很引人注目的生物技術(shù)發(fā)展的新潮流。在這一過(guò)程中，干細(xì)胞技術(shù)、克隆技術(shù)提供了一個(gè)條件，帶來(lái)了醫(yī)學(xué)新的曙光。

現(xiàn)在的一個(gè)重要問(wèn)題是，如何把我們基礎(chǔ)研究所積累起來(lái)的知識(shí)，要變成產(chǎn)品，變成市場(chǎng)，變成經(jīng)濟(jì)上的競(jìng)爭(zhēng)力。這里首先需要科研人員轉(zhuǎn)變觀念，需要進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。