人类基因图谱

A轉成T 鐮刀形貧血
-------基因歷史---------1866年孟德爾的發現: --- 一致性定律 ---等位基因分離定律 ---等位基因的獨立分離定律 ---1888年德國解剖學家發現染色體. ---1889年在細胞內發現ＤＮＡ ---1909年首度使用基因一詞，並發現ＤＮＡ的化學成份 --- 1920年提出基因）是由染色體傳遞的見解 --- 1944年首次發現ＤＮＡ和遺傳有關 --- 1951年首次取得ＤＮＡ的繞射圖 --- 1953年克里克與華森解析ＤＮＡ的結構 --- 1956年完成人造ＤＮＡ --- 1966年發現ＤＮＡ也存在於腺粒體 --- 1969年首度將單一基因隔離出來。 --- 1970年完成第一枚人造基因
為了將所有DNA派送至其他的研究中心,NIH將DNA用 以下的方法複製:
爭戰史詩
---6月26日美國總統柯林頓及英國首相布萊爾與美、英、日本、德國、法 國及中國大陸的科學家共同宣布歷時十年的「人類基因組計畫」－人 體基因排序草圖已經完成，柯林頓宣稱今天是「歷世歷代輝煌之日」 同時，官方贊助的「人類基因組計畫」與從事同一研究的民營賽雷拉 公司也在今天承諾，共同發布他們的基因定序研究成果。 表面上兩個機構是處於一個友好的關係,但實際上,兩個機構均視對方 為敵人,這主要是源自於基因專利事件,亦是這個計劃最令人津津樂道 的地方.
解碼技術
當開始計劃,他們決定先建立基因詳圖,圖譜 有兩種,
基因和標記 都會在兩輻 圖上定位 抗胰島素的 糖尿病基因 用化學染 色辨別的 染色體區 域 溶血性貧 血的基因 肌強直性營 養不良病的 基因
基因圖及實體圖. 基因圖及實體圖
基因圖:基因與標記帳(圖中以小旗表示) 之間的距離是用”重組頻率” (圖左的數據)來測定,這是基因和 標記在減數分裂中分裂的機率 實體圖:同樣的特徵可以被確定在經染色識 別的區域,這種圖的距離可以用 鹼基對測定
30億對的人類基因的鹼基對進行定序,儲存在基因資料庫.
---為了要改善分析工具的質素,政府將技術與私人機構合作,在不理會道德 倫理及法律上的爭議,計劃開始. ---為了令研究的準確性提高,研究員先用果蠅/E.coil及實驗用老鼠等等的 基因進行,因此衍生出線蟲計劃等等.
背景: ---「人類基因體計劃」（Human Genome Project）是由美國、英國、 法國、德國、中國與日本等六國科學家所組成的的16個機構，各不同 的實驗室負責不同的部分。以一天24小時一星期７天的方式，如接力 賽跑的方式進行，並且保持百分之99.9的精確性.其中三分二由美國的 大學及政府單位執行.
人類基因組工程 (human genome project)
---------人類生命的起源--------
起始碼
...ACTGC AACCTCCAAACAGACACCATGGTG CACCTGACTCCTGAGGAGAAGTCTGCCGTT ACTGCCCTGTGGGGCAAGGTGAACGTGGATGAAGTTGGTC GTGAGGCCCTGGTG CTGGTGGTCTACCCTTGGACCCAGAGGTTC...
--- 2000年 ---科學研究中最常被利用的果繩和老鼠完成基因組排序；
法國科學家首次針對因免疫系統不全，而須居住在無菌塑 膠帳內的泡泡兒提出有效基因療法 --6月26日第一份人類基因組草圖宣告完成。公營"人類基 因組計畫"表示完成百分之九十七的圖譜，其中百分之八 十五已準確定序。民營"塞雷拉公司"表示完成百分之九十 九，且全部準確定序。 兩者均尚未完成人類全部的基因圖譜，剩餘幾個缺口可能 很難填補，科學家認為這些缺口並不含基因，多數是屬於 去氧核醣中重複或並無已知功能的部分。
330個在人腦中活化的新基因.
---凡特的報告引起了人類基因組計劃的參與者的不滿,以華生為首的人堅 持c-DNA是不能取代基因分析的工作,對於這個想法凡特是贊成的,因 為這合方法只可算是人類基因組計劃的互補的部分,而不是取代. ---就算凡特已臭名遠播,但最後都被捲入申請專利的事件中......
---一項發明能否申請專利是取決於三個原則” ---全新 ---非顯而易見 ---有用 ---為了在全球申請專利中取得優先,美國國家衛生研究院轉移辦公室主管 阿德勒(Reid Adler)於1991年得知凡特所發表的文章,就將上面所展示 的序列全部申請專利,這引起科學家們的忿怒,他們指責凡特的做法好 比為週期表上的元素申請專利一樣荒謬.但美國國家衛生研究院院長肴 利相信申請專利是正確的,那只是一個防衛的方法,不是為賺錢是鼓勵 及推動產品的發展及商品化,以惠社會大眾. ---1992年8月20日專利局退回申請,因為這些申請不符合任何一個條件.這 些申請模糊,不確定,描述有誤,不完整,不正確,不夠詳細. ---因為此事,華生及凡特離開美國國家衛生研究院.
---1973年開始轉植基因物質的基因工程 ---1976年把人造基因轉植到細菌內，首次沒有異狀 --- 1977年病毒的ＤＮＡ首度被完全解碼 --- 1978年對細菌施以基因轉植以製造胰島素 --- 1981年把某一動物的基因轉植到另外一物種內 --- 1983年完成人造染色體 --- 1984年了解ＤＮＡ因人而異，開啟ＤＮＡ比對的序幕 --- 1988年「人類基因圖譜組織」準備拼出ＤＮＡ完整的序列 --- 1989年「國家人類基因組研究中心」成立,華生為該單位主管 --- 1990年「人類基因體計劃」開始進行。首度在一名四歲女孩身上，進 行基因療法實驗 --- 1993年利用基因療法成功治癒白鼠的囊胞性纖維症 --- 1996年經過六年努力，成功解出啤酒酵母的基因組 --- 1998年破解多細胞動物的基因組
---為了他的理想,凡特必須找尋一種更簡單及快捷的方法去為DNA定序, 在一次從日本飛回美國的旅程中,互補DNA (c-DNA)的想法在他的腦海 中出現, 這個方法能令工作速度增加,但這個提議卻被華生擱置.於是,1991年4 月凡特抽回他的計劃.並將目標轉移至人類基因組上, 在1991年6月12日凡特在<<science>>上發表一篇名為《互補DNA定 序:表現序列標幟與人類基因組計劃》的文章,在文章中展示了超過
碎片之間的 交疊 排序好的 DNA碎片
攪碎:一個染色體被隨意 切成數千個碎片, 然後被排序
DNA碎石
整合:用電腦來比 較碎片序列 ,可以通過調 整這些碎片 的交疊區而 將它順序排 列
這個方法比第一個方法相對地簡單,平 均一個月可解讀1000個序列
為了將DNA碎片分離, DNA , 會使用以下的技術:
人類基因組 (human genome project)
--- 於1990年正式開始,是一個為期13年的研究計劃,由美國國家能源部門 及國家衙生研究所主理 該計劃原本預計需花費最少15年的時間,但由於科技的進步,計劃提早 在2000年完成. ---計劃目的是在人類基因中辨認大約20,000-25,000個基因,並為
---1992年4月華生辭職,並由柯李斯成為繼任人 ---1992年7月10日凡特辭職,並成立TIGR,一間全球最大規模的DNA定序 中心,他先建立完整的人類EST資料庫.並與HGS (Human Genome Sciences)這間製藥公司合作. ---1998年5月凡特宣佈與帕金-艾瑪股份有限公司(Perkin Elmer Corporation)組建一間公司------「賽雷拉公司」（Celera Genomics）.並決定以3億美元的成本(比政府的便宜一千倍)獨立對 人類基因組進行排序.艾瑪的工作是提供300台新式的排序儀器,這些儀 器比舊有的儀器能更準確及快速地為DNA定序. ---為了回應凡特的挑戰,政府宣佈新的計劃完成時間----2003年,但始終比 凡特慢了兩年
---1999年10月賽雷拉宣佈它已破讀10億個人類基因組的鹼基. ---對於這個宣佈,人類基因組工程反擊說賽雷拉沒有將數據給科學家評估, 並在11月為自己的10億個鹼基舉行生日會. ---2Biblioteka Baidu00年1月凡特宣佈他已對95%的人類基因組進行排序,而政府的專案 組亦在5月走過20億個鹼基的里程碑. ---2000年6月26日他們在白宮舉行了聯合發表會,大家笑容滿面,但實際上 存在很大的敵意,人類基因組工程認為賽雷拉若沒有他們的圖譜作基礎, 是沒有可能那麼快完成,而賽雷拉則指出它的版本比人類基因組工程的 註釋更仔細.
---柯林斯(Francis Collins) 1950年4月出生 二十四歲取得物理化學的博士學位 1985年發現某血紅蛋白的變異,引致 胚胎型地中海貧血 1993年3月接任國家衛生院基因研 究 計劃主管一職,繼續華生的 工作
(私營) --- 凡特(Craig Venter) 1946年10月14日生於鹽湖 1967年在越戰中擔任醫護兵 為生物化學的學士和藥理學的博士 1984年就職於國家神經疾病及中風 研究所 1992年捲入為基因申請專利的風波 而聲名大噪
---凡特(Venter) 於1984年於國家神經疾病及中風研究所的受體生化組工 作,目的是尋找一種位於心肌細胞的表面, 能夠偵測腎上腺素的蛋白質 計劃雖然成功,卻花費好幾年的時間及將近一千萬美元,他不由得自問:" 這值得嗎?” 為了解決這個問題,在1986年,他飛往加州與新型DNA自動定序儀的設 計人之一杭克匹勒(Michael Hunkapiller)會面,新機種的方法是為四種 不同的鹼基加上不同色的營光標誌再以電腦儀器讀取,可同時讀取24 個標本.雖然速度已是最快的,但凡特此終對自己的工作不滿意,因為他 當時的工作是尋找萎縮性肌強直病及亨汀頓舞蹈症的基因. 他想做的是為人類X染色體上長臂的一段,稱為Xq28的基因進行定序, 因為當時有幾種遺傳病的起源的矛頭都指向這段.
製圖
染色體 基因標記 BAC
順序圖 :染色體被切成 大的碎片,分步 指定標記,形成 一幅詳細的圖 譜.
逆序,步驟1:染色髒 被切 成大 的碎片, 用細菌複製每 一個碎片製造 出人造細 菌性 DNA. (bacterial artificial chromosome ,BAC)
順序圖中的 標記可以與 BAC相聯繫 逆序,步驟3:把各BAC都隨便弄 成碎片,將所有的碎 片順序排好,通過對 順序排好的 碎片 交疊序列的區域進 行比較,就可以將 BAC的序列,以及全 部的相鄰區統計出 來 BAC交疊構 成的相鄰區 相鄰區 逆序,步驟2:經整齊排列的BAC,有些則被 選出來供順序排列,原則是其 交疊區 相鄰區要被覆蓋得沒有任何 空間,並且所有的BAC要盡可 能少一些
主辦人
(公營) --- 華生·詹姆士(James Watson) 1928年生於芝加哥 1943年進入芝加哥大學就讀 21歲即為博士 1953年4月25日華生與克拉克於<< 自然>> 雜誌刊登出一篇關於 DNA雙螺旋 結構的論文 1962年華生與克拉克因此而得到諾 貝爾醫學獎 1988年5月擔任美國國家衛生院副 院長,負責人 類基因組研究 1992年4月辭職
公營:
---聯邦政府的「國家衛生研究院」（NIH）
私營:
---「賽雷拉公司」（Celera Genomics） 經費: 美國聯邦政府的「國家衛生研究院」（NIH）與英國的「衛爾康基金會」 （Wellcome Trust）。「賽雷拉公司」（Celera Genomics）
源起:
---從1977年病毒的ＤＮＡ首度被完全解碼,再加上DNA定序的技術被發明 ,到八十年代初,基因定序的工程已變得容易得多, 發展到這個地步,美國政府能源部中,開始有人認為將人類那10萬個基因 從那四十六條的基因中找出來,對人類的貢獻會比在二次大戰的曼哈頓 計劃中所發明的原子彈更正面. 在1988年, 一位名為辛舒默爾(Robert Sinsheimer)的科學家 在美國邀請所有研究基因分子 學的專家開一個全國性會議,並在 會議中提議對人 類基因組進行研究, 此提議獲得大部份的科學家支持. 於是,解開人類基因密碼的想法 出現,亦為人類基因組計劃拉開序幕...
選出來供 排序的 BAC
排好序的相 鄰區
整合:為了得到最 終的序列,得 把相鄰區的序
相鄰區之間的 空間 用標記做關聯 點按順序排列 的相鄰區
列(經逆序繪 圖而成)用高 ) 解像度的基因 標記圖組合起 來.
被緊密相鄰 的標記分開 的染色體圖
染色體
---但對於私營機構,此方法的速度仍是 十分慢,於是凡特及基同士亞當斯 (Mark Adams)採用一種著名的DNA 碎片於表現型得到表現的排序標籤 技術(EST的基因碎片的技術)