互动科普

 人类基因组计划一期工作已宣告完成。一项快速检测DNA序列的新技术也在近期问世，将测序速度提高100倍，意味着在100天内就可完成对人的全基因组——30亿对碱基的序列检测。在不久的将来，人们将根据自己的基因诊断来制定个性化治疗方案，令人翘首以盼的基因诊断时代指日可待。

关于人体这座“楼”

如果把人体比成一座迷宫般玄机重重的大楼，那么这座“大楼”中，就有消化系统、呼吸系统等结构功能不同的“楼层”，每个“楼层”又分为胃、心脏等不同的“房间”，每个“房间”的周围是由肌组织、骨组织等围成的“墙”，“墙”上的“砖”，则是组成各种组织的细胞。所以说，细胞是人体结构和功能的基本单位，即人体全身细胞的活动构成了人的整个生命活动，而每一细胞的活动无论是“正常的”（生理现象）还是“不正常的”（病理现象），都由细胞内的基因所决定。每个人大约有1万～2万个基因，1×1013个、210多种不同类型的细胞，但所有细胞的基因都是一样的。换言之，一个人的任何一个细胞，都能100%地反映他的基因构成情况。

基因：与人“生死相依”

从分子水平上讲，基因是一段具有特定功能的DNA（脱氧核糖核酸），DNA的序列（组成DNA的核苷酸的排列顺序）决定了基因的结构。所以今天专业人士还在说基因诊断的“黄金标准”是测定DNA的序列。

明白了这些看似高深的知识，我们就可以像一个大科学家那样给别人讲解生命和疾病的原理：DNA序列反映了基因的结构，基因的结构和基因表达（基因把功能表现出来的过程）则决定一个人的“表型”（性别、高矮、胖瘦、美丑等等）和容不容易患某种疾病（所谓疾病的易感性）。已经可以肯定：除了外伤，人类的疾病绝大多数与基因有关。所以，真正的“病根”是基因！

DNA是人类的遗传物质。一个人的遗传物质有一半来自父亲、另一半来自母亲。父母就是靠这些遗传物质把他们的特征与“病根”遗传给了后代，所以其实很多疾病的“病根”，早在一个人出生时就已经深藏在其体内，也正因为如此，基因诊断能在你健康时，就预测出你患病的可能性。例如，有家族多发性腺瘤性息肉基因的人，100%会患结肠癌，只是不知会什么时候发作；而BRCA1基因阳性的人，在65岁时有80%的可能性会得乳腺癌。当然，父母的遗传物质 “混合”为一体时，也发生了不同程度的变异，于是就出现了儿女与父母既像又不像的现象。

出生后，人的DNA序列就固定了，但并非一生不变。人体内外的许多因素（如放射线、电磁辐射、某些化学物质、病毒感染等）都会损伤DNA，引起基因突变。基因突变是人类进化的基础，更是发生衰老和疾病的原因。人体细胞会自动修复DNA的损伤，但不是在所有时候、所有情况下都能修复。一旦你的基因发生突变，导致疾病发生，这种突变也可能遗传给你的后代 。

基因诊断打开疾病预防之门

基因检测主要有两个目的，一是疾病诊断，二是疾病预防。

很多人都有过到医院看病的经历。大夫先问你病情，再让你去做各种检查和化验，如X射线、CT、核磁、超声以及病理检查等。这些传统的检查方法都属于“表型诊断”，因为只有在发病后才能发现不正常的症状，比如得了糖尿病后“血糖”和“尿糖”化验值才会表现出不正常，而实际上绝大多数糖尿病患者在还未发病时，他体内与糖尿病相关的基因已经不正常了。如果我们通过基因筛查提前发现，就可以通过饮食、行为治疗以及应用辅助药物等手段延缓发病或减轻症状。基因诊断能在人们还未发病时，就预测出他们患某种疾病的倾向和可能性，这样就可在发病前采取综合措施，而不像现在这样，只能在得了病后才开始忙着问诊求医。

现在可以确定的是，人类的疾病除了外伤以外，绝大多数疾病都有遗传倾向。这种遗传倾向与基因改变有关，也就是说一个老年肿瘤患者其实在出生时体内已经有了“病根”——基因改变。有些疾病是必然会发作的，有些则是在外界因素的诱导下才发作。如果可以提前预测出基因的改变，就可通过控制外界因素来避免疾病的发生。在这方面，最好的例子是苯丙酮尿症的筛查和预防。苯丙酮尿症一般在出生后3个月到6个月发病，病情逐渐加重，主要症状是患者智力逐渐下降，甚至痴呆，罪魁祸首就是基因改变。以前这是儿科一个非常严重的疾病，很难治愈；现在则很简单，只须让出生后查出基因异常的新生儿不吃含苯丙氨酸和可以转化为苯丙氨酸的食物就可预防。八岁前不吃含苯丙氨酸和可以转化为苯丙氨酸的食物，智力可恢复到中等程度；若二十岁前不吃，其智力则几乎无异于正常人。

在国外，基因诊断已开始进入临床应用。已有医疗机构通过对基因检测来进行“健康查体”，但只能对为数不多的疾病通过检测基因来预测易感性。美国NIH（国家卫生研究院）已开展乳腺癌、结肠癌的基因诊断。

到目前为止，医学家已经发现了6000种左右与疾病相关的基因，但能够在临床实践中做出诊断和检测的只有1100种左右。如果能弄清所有与疾病有关的基因及其改变，医生就能在人出生后就知道此人将来容易得哪些病，并有针对性地采取预防措施，避免疾病发生或尽早发现疾病。

从“对症下药”到“按基因类型用药”

长期以来，人们已经习惯了对症下药，而且只要得的病相同，用药量也大致相当。但我们经常会发现，同一种药用于受相同疾病折磨的不同患者，疗效却千差万别——有的非常有效，有的疗效很差，或者有的刚开始用有效，以后疗效却越来越差，产生耐药性。现已查明，这种对药物反应的个体差异及耐药性的产生，绝大多数与基因不同和基因改变有关。

临床治疗实践也清楚地表明，药物的有效剂量有着极大的个体差异。例如抗高血压药异喹胍（Debrisoquine），每日剂量的范围可以从20毫克波动到400毫克。这也是基因“惹的祸”。

如何给不同的病人，或同一病人的不同发病阶段选择最有效、剂量最合适的药物，即进行个性化治疗，一直是医生面临的难题。但如果医生能通过对病人进行基因检测，给疾病进行“基因分类”，弄清基因或其改变与药物的个体差异及耐药性的关系，就能针对基因分别下药，做到准确有效，这也是基因诊断的目的之一。

全球600名顶尖科学家的期望

2003年，为纪念DNA双螺旋结构发现50周年， 全球600多位顶尖科学家讨论后基因组的研究方向，提出了许多设想，其中最重要的一个方面，就是将生命科学和临床医学相结合，将人类基因组成果转化应用到临床实践中去。科学家预期，到2050年，一个较全面、完整的以基因组为基础的医疗实践和卫生保健体系将有可能在发达国家成为标准和规范应用。

今天看来，这已不再只是一个大胆的设想，而是一个保守的估计！因为从2003年到今天，在全球科学家的不懈努力下，无论是对基因检测技术方法的研究还是对基因功能的认识，都有明显的进步。2005年，由美国、英国、日本、法国、德国和中国六国科学家合作进行的国际人类基因组单体型图计划（简称HapMap计划）一期工作已宣告完成。该计划旨在建立一个将帮助研究者发现人类疾病及其对药物反应的相关基因的公众资源。美国科学家罗斯博格（Rothberg）和他的同事们发明了一项快速检测DNA序列的技术，这项技术能在1小时内破译600万对碱基，在100天内就可完成一个人全部30亿对碱基的检测，比目前常用的方法整整快了100倍，而且花费可能只需1万美元。如果能再进一步降到1000美元，基因诊断将会普遍展开。就在2005年岁末，专家们选择 “无处不在的网络”、“网络视频化”和“生物芯片技术”三个技术作为影响2006年的关键技术，而生物芯片技术的一个重要应用领域就是基因诊断。

面对不断涌现的生物医学研究成果和技术，我们有理由相信：基因诊断时代真的临近了！