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人类基因组计划样例十一篇

时间:2022-05-09 05:41:49

人类基因组计划

人类基因组计划例1

(一)DNA重组技术

目前,许多工业和研究领域都应用生物技术,为创造更洁静的环境、提高疾病诊断与治疗、种植更茁壮的粮食作物及生产石油能源替代品做出了贡献。生产胰岛素是生物技术应用的一个最好的例子。研究人员在人体内提取出用于生产胰岛素的基因,然后把它贴附在人体消化道内的大肠杆菌的DNA上。这种细菌的细胞分裂得非常迅速,可以复制出数十亿个细菌,每个细菌的DNA上都能完好无缺地携带着生产胰岛素的人类基因复制品。就这样,无数纯净的人类胰岛素就生产出来了。这项技术生产出来的人类胰岛素制剂不但质量更好、不容易引起过敏、疗效更佳、治疗了全世界千百万糖尿病患者,而且完全取代了过去从动物(猪和牛)的胰腺中提取胰岛素的技术。人类无需再为动物胰腺的供应不足而忧虑。人们起初担心使用人类胰岛素制剂治疗糖尿病可能会有风险,但从1982年开始,这种顾虑已经得以消除。

生物技术的其他用处,如生产疫苗和药品,在抵御传染病的斗争中起了重要作用。在发展中国家,儿童期疾病每年造成高达1300万的死亡,由于应用了新型的疫苗,疗效更好,极大地降低了死亡率。生物技术的好处比其风险要大得多。

1997年,全世界杰出的科学家、医学专家、各相关组织和工业界代表芸集日内瓦的世界卫生组织,检讨生物技术及其与霍乱、肺结核、疟疾和艾滋病的联系。他们提出了公共建议,并为卫生管理人员,尤其是发展中国家的卫生管理人员拟定了一系列安全和伦理参考条例。

新的DNA技术为研制有效的武器、战胜疾病打开了大门。DNA技术对全球的最大影响可以说是疫苗的研制生产。第一批疫苗是由DNA重组获得的乙肝疫苗,它通过改基因酵母研制成功,已在全球广泛应用。有了重组技术,很快就能开发出抗菌疫苗、抗寄生虫病疫苗以及新的药物。有了生物技术,药物的开发过程发生了根本改变。目前,有200多种药物正在进行临床试验,可以用来治疗许多疾病和失调,如骨质疏松、风湿性关节炎、老年痴呆症和癌症。我们看到的只是冰山的一角。还会有更多更好的疫苗和药品被研制出来。

人类基因组计划例2

完成基因组测序,这只是对自身基因认识的第一步,从基因组与外界环境相互作用的高度开展功能基因组学研究将是今后重要的任务。人体好比是字典,而人类基因组计划将告诉我们字典中的单词组成,今后流行病学的任务之一将是参与揭示每个单词的意义及与疾病的关系以及制定预防对策。日本分子生物化学家利根川进发现人类疾病都与基因受损有关,提出了基因病-人类疾病的新概念。其中遗传因素是内因,环境因素是外因,人类疾病是遗传因素(基因组信息)与环境因素相互作用的结果的概念已越来越被人们所接受,主要分三种类型。

第一类是单基因病。在这类疾病中,遗传因素的作用非常强,仅由单个基因DNA序列某个碱基对的改变就造成疾病,还可以把这样的改变传递给后代。单基因病其发生率一般都较低,如早老症、多指症、白化病等。

第二类是多基因病。这类疾病的发生涉及两个以上基因的结构或表达调控的改变,主要是慢性非传染性疾病,如癌症、高血压、冠心病、糖尿病、哮喘病、骨质疏松症、神经性疾病、原发性癫痫等。目前国际上已掀起了多基因疾病研究的热潮。人类是一个具有多态性的群体,不同群体和个体在对疾病的易感性、抵抗性以及其他生物学性状(如对药物的反应性等)方面的差别,其遗传学基础是人类基因组DNA序列的变异性,而这些变异中最常见的是单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP),约在500~1 000个碱基对中就有一个SNP。已知多基因疾病是由多个基因的累加作用和某些环境因子作用所致,这些基因的SNP及其特定组合可能是造成疾病易感性最重要的原因。因此,对疾病相关调节通路的候选基因进行SNP的关联研究,可能是多基因疾病研究取得突破的希望所在。

第三类为获得性基因病。主要是传染病由病原微生物通过感染将其基因入侵到宿主基因引起。在与传染病斗争中,虽然我们已经取得显著成绩,但是,人类与传染病的斗争远远没有结束。由于原有微生物的不断变异和新病原体的不断出现,传染病仍是世界上对人类健康的主要威胁,传染病仍受到各国政府的高度关注。新病原菌的不断出现和旧传染病的重新流行,其因素很多,概括起来大致上有三个方面:一是生态因素,二是传染宿主遗传背景,三是微生物基因组的变异,或逃逸机体的免疫(如艾滋病、慢性病毒性肝炎、疱疹性病毒感染),或增加了致病性(如流行性感冒病毒的变异、O139霍乱弧菌、O157∶H7大肠杆菌),或产生抗药性(如淋球菌、疟原虫、结核菌、霍乱弧菌)。

近年来,病原微生物的基因组研究取得了飞速的进展。所谓基因组研究即对微生物的全基因组进行核苷酸测序,在了解全基因的结构基础上,研究各个基因单独或数个基因间相互作用的功能。目前对病毒的基因组研究已进入了后基因组阶段,即从全基因组水平研究病原体的生物学功能,同时发现新的基因功能,这一研究将使人类从更高层次上掌握病原微生物的致病机制及其规律,从而得以发展新的诊断、预防及治疗微生物感染的制剂、疫苗及药品。

1997年美国提出了环境基因组学计划,其目的是要了解环境因素对人类疾病的影响和意义。由于人类遗传的多态性,不同个体对环境致病因素的易感性也有差异。针对与环境中物理、化学或生物因素发生相互作用蛋白的编码基因(如DNA修复机制、氧化-还原反应及病毒受体蛋白等),识别其基因组多样性和结构-功能关系。这将有助于发现特定环境因子致病的风险人群,并制定相应的预防措施和环境保护策略。 转贴于

流行病学是预防医学发展最快、最活跃的学科之一。当前其研究对象不断扩大,已从传染病发展到非传染病以至各项卫生事业(健康、行为、心理、伤害、药物代谢等等);研究内容已从定性描述发展为定量测量,从单变量分析到多变量分析,即由一因一果发展到多因多果的研究;研究方法和手段更新,从传统流行病学发展到血清流行病学以至分子流行病学,生物学标致物检测方法更特异、更精确、更精密。也是研究各种生物学标致物包括易感因素的效应修正过程;流行病学涉及的学科也更为广泛,逐步形成许多分支,如肿瘤流行病学、药物流行病学、代谢流行病学、临床流行病学、遗传流行病学等等。流行病学的发展和广泛应用,除在防治传染病方面作出重大贡献外,对非传染病、原因不明疾病及事件研究中也解开不少难解之谜,显出她非凡的魅力。

近年来,分子生物学技术有了突破性进展,并已渗透到医学科学各个领域,即采用现代分子生物学的新理论、新技术来研究医药卫生各个领域,现已硕果累累并正飞速发展。分子流行病学是在人群现场流行病学研究中应用分子生物学理论与技术,研究和应用各种生物学标志物,从分子基因水平研究病因、流行因素及防治措施。当前分子流行病学标志物可反映出外来因素(理化、生物)、遗传因素与集体细胞特别是大分子(核酸、蛋白质)相互作用引起的一些分子改变,分子生物学标志物与传统的生物检测指标(病原分离、抗体测定、细胞病变等)相比,已发展到更特异、更敏感、更精确、更精密。例如既可以识别成千上万个DNA碱基中一个碱基的改变,又可以将微量的核酸扩增数万倍,以便用来分析病因、正确评估各种因素对人类的危险度和评价预防措施等。我国用于分子流行病学的生物学标志物主要有:暴露标志物(烷基化嘌呤、黄曲霉素-鸟苷加合物等),效应标志物(染色体损伤、癌基因激活或失活等),易感性标志物(DNA修复、原癌基因或抑癌基因异常表达等)。目前,国内正在搜寻与疾病相关或特异的分子生物学标志物,并应用于分子流行病学研究中。

我国分子流行病学在传染病的研究中,主要应用于快速诊断、基因分型、群体遗传结构分布、主要基因克隆、序列分析以及基因工程疫苗等方面。即综合多种分子生物学标志物,深入研究传染性疾病的分布特征、流行规律、揭示疾病流行方式,暴发事件中病例与病例间、病例与接触者间、病例与对照间的内在联系,在分子或基因水平直接阐述传染源、传播途径、流行规律和预防措施。在非传染病方面,随着多种癌基因、抑癌基因和大量生物学标志物的发现,改变了从病因或危险因素的暴露出发来研究发病、死亡,或出现其他事件结局的状况,已由对缺乏暴露与发病结局之间系列过程或系列事件的研究,深入到现今研究癌基因、抑癌基因的分布与变异、效应生物标志、暴露生物标志、易感性生物标志的研究与应用。已把传统的流行病学群体宏观研究与微观研究结合起来,促进了非传染病的病因、流行规律以及预防措施的研究。

人类基因组计划例3

在过去,人们往往不重视或不能够预见科学技术事件的社会效果。当30年代人们发现晶体管电路时,有谁会想到几十年后就有个人电脑呢?当1939年,爱因斯坦向罗斯福建议造原子弹时,他也只是估计,只能用船而不能用飞机将原子弹运到一个港口,可以将整个码头或整个港口炸毁,他绝对没有想到后来一个超级的氢弹可以炸死一亿人口,核大战将会毁灭全人类,它对世界和平具有如此重大威胁,以致于有许多科学家为制造出原子弹而后悔不已。因此,我们必须重视和想法预测科学事件的未来后果,包括正面的和负面的、积极的和消极的后果,以便做好心理准备和社会准备,迎接一些十分棘手的社会问题。1996年英国出现了克隆羊,人们纷纷预测将来出现克隆人怎么办,我国报刊上也登出这种忧虑。不过立刻遭到一些将科学看作高于一切的人们的攻击,认为这是“新闻炒作”,“杞人忧天”,“克隆起哄”。[2]其实这种预测和担忧是必要的。1997年1月,19个欧洲国家签约声明复制人类违反人的尊严,是滥用科学的做法,签约国约定制订法律加以禁止。这是对科学的消极效果的一种预测和一种防范措施,而在这个声明中,英国和德国没有签字。而DNA双螺旋结构的发现者,诺贝尔奖金获得者F·克里克以及社会生物学创始人E·威尔逊则纠集了许多知名科学家联名反对禁止克隆人。1997年9月联合国教科文大会通过的《世界人类基因组与人权宣言》又提到禁止克隆人类,又有加拿大等国拒绝签字。这说明各国政府都十分重视对新科技的社会后果进行研究、讨论和立法。对于这些事,我们有些科学至上主义者可能认为,这又是闹得很大的“克隆起哄”。

我想对科学事件的社会效果可以作三个维度的分析:第一个维度是事前的预测和事后的分析。工业化和原子弹试验在进行之前并没有对它的社会的或伦理的后果作出充分预测与分析,试验世界第一颗原子弹的美国陆军部甚至禁止科学家对这些问题进行三人以上的讨论,这是一个没有事前预测其社会效果的事件。不过,工业化造成的环境污染和贫富不均却被哲学家们、科学家们和政治家们做了许多事后的分析和反思。一些环境主义者和后现代主义者一直到现在还反复论及这件事。而原子弹带来的危害也是现代所有的政治家和全世界人民所关切的事情。英国爱丁堡的罗斯林研究所(Roslin Institue)在复制了多莉(Dolly)羊的时候并没有同时估计它会引起的社会效应。不过比罗斯林研究所大得多的人类基因组计划的国际组织却同时下设一个伦理委员会,在HGP中包含一个子计划,称作ELST,即探讨人类基因组计划的伦理、法律和和社会含义(Ethical, Legal and Social Implication),约有3亿美元的研究经费,这就显得对科学研究计划的社会的和价值的含义的事前预测和事前研究的重视了。

科学事件社会效果的第二个分析维度是近程社会效应的分析和远程社会效应的分析。科学事件的社会效果,表现为一条因果链,或者更精确的说,表现为一个因果的网络。所谓近程社会效果或社会效应的分析指的是该科学事件或该科学技术领域的研究的直接的社会效果。例如人类基因组的解读,如何对生物学的探索产生革命性的影响,使人体的奥秘进一步被揭开;它如何使医疗事业产生大幅度的改变,不但提高了医疗的效率,而且使重点转移到疾病的预防;它如何大幅度地增加了生物研究和医疗的专利,创立了许多前所未有的新产业医药公司,它又如何为企业家带来了投资的商机,为工人和知识分子创造就业机会,它又如何使农业发生根本性变化,为人类创造更多的更富营养的食物,它如何引起了基因资源的争夺,造成了发达国家与不发达国家之间的矛盾、竞争与冲突,它又如何冲击着社会保险事业,冲击着个人的隐私,甚至如何使克林顿不得不在莱辛斯基女士的裙前承认不正当的男女关系等等,所有这些后果都是比较直接的,可以较明确地预料的社会效果。所谓远程的社会效应或社会后果,就是要求我们想象在因果链中远离要考虑其效果的事件一端的后果,即事件的后果的后果,后果的后果之后果等等。对这些后果的分析,更小确定性,更多带盖然性,它能使人想象出一些不可想象的事情。例如基因工程如何改变人类的进化方向,改变人性,使人性不知改变到哪里去了;基因工程的研究与开发,将来还可能彻底地消灭了家庭,使社会结构产生巨大的改变。当然人类的智力是有限的,离因果链越远,就越不确定,越具多变性。把对它的预测看作是社会发展不可避免的必然结果,将它的实现确定为唯一的奋斗目标,甚至组织政党为此进行决战,就会闹出很多问题来。不过社会科学也必须对各种可能的世界做一番分析研究,提出各种可能性的假说。这就是所谓远程社会效果的分析。本文的目的就是分析人类基因组织解读的几个近程的社会效应和一两个远程的社会效应。当然科学事件社会后果分析还可以有第三个维度的分析,就是分析它们正面的积极的效应和负面的消极的效应。科学乐观主义者只看到科学的正面社会效应,而科学的悲观主义者只看到科学的负面社会效应。我不是乐观主义者也不是悲观主义者而是忧虑主义者,所以二者兼而有之。不过本文所特别注意的是科学社会效应的负面分析,因为危言耸听有时比歌功颂德要好一些,它有助于找出解决问题的对策。

二、基因专利大论争

人类基因组解码的过程,对研究机关、公司和国家政府的首先的冲击就是基因专利问题。人类基因组及其认识是否有专利?如何确定专利的范围?这些确定会有什么积极的和消极的社会效应?这就是问题。

许多科学家认为“人类基因组,人皆有之,与生俱来。基因与心肺、胳膊等器官、肢体一样,是人体的组成部分”,都不应该有专利,也不应该有专利之争的。[3]

还可以补充说,在给定的技术下,对人类基因的解码,对它的描述与认识只是一种科学事实和科学规律的发现,并没有发明什么,正像发现人体各个器官的位置、结构与功能及其运行数据一样,也不应该有专利的。

所以,1997年联合国教科文组织29届大会通过的《世界人类基因组与人权宣言》第1条和第4条规定“人类基因组意味着人类家庭所有成员在根本上的统一以及对其尊严和多样性的承认。象征性地说,它是人类的遗产”。“自然状态的人类基因组不能产生经济效益”。该宣言的解释性说明文件对此解释道“不应单凭认识自然状态的人类基因或基因的部分序列而获取经济利益”。这些规定意味着,将人类基因组中某一段基因及其解码列入专利范围,有损人类尊严,有碍促进科学知识发展。著名人类遗传学家Volel还补充说“基因专利简直是人类的一场噩梦。”[4]

由美国政府出资30亿美元起步的人类基因组计划本来就是一项号召国际参与,成果共享的“公益计划”,它的初衷本来就旨在为人类造福,并无谋取商业利益之意,因此参加成员自然也没有将基因解码与专利联系起来,大家都签订协议,所有数据都在24小时内公布。其实所谓HGP(人类基因组计划)精神就是国际合作、成果共享、科学无国界、科学无专利的精神,它是由R·默顿于1942年总结出来的科学的世界主义的、共有主义、无私利的和怀疑主义的精神气质在当代的具体表现与具体拓广。

但是在现代,纯科学精神与企业精神,纯科学家精神与企业家精神发生了激烈的矛盾。人类基因组计划的完成过程充分体现了这种矛盾,在这个计划完成之后,这两种精神、两种价值取向更加会发生激烈的矛盾。事情的经过是:到了90年代中期,一些大企业认识到基因信息对于制造药物的巨大潜力,他们等不及人类基因组公布基因序列的数据,便自己动手弄清某些基因的核苷酸序列,为此而耗费了大量的投资。例如克隆一个疾病基因,平均需要1亿美元,而一个肥胖基因的转让费高达1.4亿美元。尽管我们可以骂他们“唯利是图”者,但是投资总要有回报,企业总是要赚钱。这是市场经济的竞争铁则,无论资本主义还是社会主义都是如此。这样这些企业和企业家就宣布作为知识产权“拥有”这些基因信息,而去申请专利以寻求对他们投资以及知识产权的保护。在这种压力下,美国专利局便批准了所谓“功能明确”的基因的专利申请。第一个具有里程碑意义的案例是Amgen遗传学学院获得以用以发明促红细胞生成素的血红基因DNA序列的专利。由此开辟了基因专利的时代。紧接着,杜克大学拥有艾兹默氏症基因专利,约翰普金斯大学拥有结肠癌基因专利。基容公司拥有细胞不老基因专利。根据美国专利局的计算,直至1999年初,已颁布1,800项基因专利,另有7,000件正在申请中。其中有相当大的一部分(95年占40%)是政府的或其他公共的研究所申请的。而在2000年,仅仅数个月之内就注册了一万件DNA序列的专利申请。[5] 现在生米煮成了熟饭,企业家精神压倒了科学家精神,许多科学家,特别是欧洲的科学家们反对也没有用,倒不如赶快去申请专利,以免后续的研究工作无法进行。因为从基因的DNA序列的发现到制成药品出售之间有一个很长的过程。如果开头那一段被人占去了专利,就等于以后的研究工作被人们卡住了脖子。生物伦理学家凯普兰说,不要多久,“整个基因组都会注册了专利。遗传学从大学移植到工业界去。孟山都药厂之类的地方会拥有愈来愈多的动物与植物基因。各个生物科技与制药公司分别拥有人类基因,就是这样。我们会看到蓬勃兴旺的企业界,靠着基因专利与授权,销售各种各样遗传工程产品,赚进上兆的银子”,“遗传学一定会日趋商业化、私有化”。[6]

关于“功能明确的基因”或“功能已知的基因”,或“有某种已知功能的基因”是否应该获得专利的问题,在实际上已经没有争论了。因为许多国家已经立法了,法律将人类某种基因及其功能的科学发现推向了技术发明这一端而发给其专利保护。正如美国高等法院判决提出:“分离出的或纯化的基因核酸序列与天然状态下存在的基因是不同的,……它是发明。”[7] 因为你要发现人类某种基因的排序,必须把它分离出来,加以纯化。“发现”就是这样变成为“发明”了。又因为你要制造一种治疗基因疾病的药品,或治疗该疾病的方法,必须搞清其基因的DNA序列,这样了解了其某些功能的基因就成了“技术”,“科学”就这样转化为“技术”的了。这样一种观点在理论上是否成立?因而DNA序列的发现在何种情况下可以获得专利以及在这种情况下它是否应该获得专利呢?已知功能的基因应该得到专利在理论上是否已经成立?我觉得仍有许多问题没有解决,撇开基因专利的具体判据问题不谈(这些问题需要专文进行讨论),至少还有下列一些原则问题需要讨论:

⑴ 从伦理学上说,每一个人都有人类的基因,我们的一切生命表现都根源于它。如果对这些我们所发现的最重要的生命物质可以一部分、一部分地拿去申请专利,就像把我们身上的肉一块一块地割去申请专利、进行买卖一样,这是否有损人类尊严呢?

⑵ 从社会学上说,科学与技术有着根本区别。科学的目的是寻求真理,发现自然界(包括我们的生命在内)的事实与规律,它必须无阻碍地求得全世界科学工作者的积极参与才能达到目的,所以科学无专利。技术的目的是寻求应用,创造人工自然,求得经济效益,所以需要专利来保护自己的发明与创新,才能在竞争中推动技术的发展。解码基因,弄清它的结构与功能,这明明是一种科学的工作,是科学的发现。尽管它通过干预自然的方法(如提纯、分离等)来发现生命的奥秘,尽管它对人类医疗的服务和医药的生产有着极大的经济价值,也不能改变它本身是一种科学发现这样的性质。给它以专利,就等于限制其他科学家投入进一步的研究之中,妨碍信息的自由交流,并使药物成本增加,与传统的科学精神气质和传统的科学社会规范相违背。大家知道,在20世纪即物理科学世纪开始的时候,爱因斯坦、密立根、居里夫人这些科学家都曾坚决拒绝给自己的研究成果以专利,明确地指出,这些成果是属于全人类的,他自己无权私有它们。怎么生命科学家们在21世纪即生命科学世纪一开始就与专利紧密结合在一起呢?这不是违背传统的科学精神吗?

⑶ 从经济学上来说。像有关基因编码及其功能这样的知识产品本身,它显然是一种科学研究成果,就像公共道路、公共广场和公共路灯一样是所谓非竞争性产品,并且很难使它具有排他性。这样产品大多数应列入公共产品。而且,从这些知识的获得到作为药品和治疗方法的终端的商业产品和服务,有一条很长的路要走,中间需要吸引很多人的参与研究与开展,为此需要免费提供他们以信息,所以原则上是不应该广泛地确立它们的私有产权的。政府在这个问题上绝不应推卸责任,而应大量予以投资、予以资助这些作为公共产品的研究。这样的制度可能比科学私有化有更大的效率优势,否则大公司便可能造成一种垄断研究,这岂不是反而降低科学生产的效率吗?

⑷ 从文化背景上看,古代希腊与近现代欧洲的科学精神,是比较注重基础科学的研究和科学成果的共享的,他们尽量避免将商业精神引进科学研究中。而美国的科学精神虽也注意基础科学的研究,但更重视将科学应用于实业,具有不可阻挡的实用主义趋势。在基因专利问题上我们为什么比较倾向于美国精神而不倾向于欧洲精神呢?

人类基因组计划实施过程中,这个世界性的合作组织虽然并没有质疑“已知其功能的”基因专利,并没有一律反对这种专利。并对从基因信息中导出的有用利益(useful benefits)的专利持肯定态度。但他们对于私人公司提出的基因表达序列(EST, 即Expressed sequence tag)专利则做出强烈的反映,坚决加以反对,尽管1996年美国专利局准予EST专利申请。他们还与坚持将一部分基因序列申请专利的私人公司在人类基因组计划方面进行激烈的竞争。在这方面又表现出默顿的科学气质占着主导地位,并由此取得成功,与私人公司在竞争中取得了双赢的地位。今年6月26日人体全部基因破译基本完成的振奋人心的消息是由美国总统克林顿宣布的。而克林顿宣布人类基因组计划国际组织和美国私人基因公司Celera完成了第一张全部人类基因组的实测图,并在几个月后“同时公布他们的基因组资料”,这应该说是科学精神与企业精神同时胜利。不过这两种精神、两种文化在今后基因研究的道路上将会有更加激烈的斗争。这正如剑桥大学基因系研究员彼得罗·利奥指出的,“毫无疑问,市场经济不可避免地会与人权捍卫者,尤其是国际公共机构之间发生冲突,对此我们现在还难以做出预测。这就是基因工程学所面临的真正根本性的问题。”[8]科学的商业化是极有效率的同时又极为可怕的,全球基因资源的大争夺,不过是其中的一幕。

三、基因资源大争夺

在21世纪,人类基因的研究,一开始就在激烈的竞争(科学竞争与商业竞争)中进行,首当其冲的是上节所说的专利竞争,与此密切相关的是基因资源的争夺。人类的一切疾病都在一定意义上是基因病。它或者是由单基因引起,如血友病、镰刀形细胞贫血症、亨廷顿舞蹈病等,叫单基因病;或者是由多基因引起,有其中一种基因就可以决定有这种病或“易感”这种病,如高血压、糖尿病、老年痴呆症等,有些癌症也是多基因病;或者是外源性基因病,它由外界细菌与病毒感染引起,人体如何与这些病原体进行斗争也与人体基因有关。对疾病或基因疾病的研究需要基因资源,所谓基因资源就为对某一疾病及其治疗方法的研究所需要的基因资料,包括患病的家族系,患病的群体和患病个人的遗传材料。有了这些天然资料和人工的纪录,就可找出同病相连者的共同基因缺陷,发病者与健康者之间的基因区别,从而认清某种基因,基因中某个序列的功能或其表达型。尤其是那些与外界相对隔离开来的发病人群的血样,是最为宝贵的基因资源。于是政府的、大学的或医药公司的研究机关,为了基因的研究与开发,也为了专利,必然要争夺这个基因资源。由此而引起公司之间,政府与公司之间,特别是发达国家与不发达国家之间的矛盾与冲突。

基因资源的研究与开发引起许多不发达国家人民的恐慌。例如毛利人就坚决反对与人类基因组计划(HGP)平行实行的HGDP(人类基因组多样性研究计划),他们控诉说:“你们掠夺了我们的黄金,我们的钻石,现在又来掠夺我们的基因了。”[9]冰岛国会通过决议,允许某些国际医药公司,使用本岛居民的基因档案,来研究该岛居民某些常见多发疾病,其条件是提供免费治疗之类的回报。这个决议引起该岛居民的激烈反对,称这些医疗公司,包括其中日本的公司为“生物海盗”。

我国人口众多,民族多样,疾病繁广,又加上现代化过程较晚,人口流动较少,因而有许多在遗传学上相对隔离的人群,是世界上基因资源最为丰富的国家之一,而在遗传学的研究与开发方面无论在资金上与研究人员水平上都大大落后于英、美、德、日等先进国家,因此我们对于基因资源的争夺与开发也有强烈的反应。例如,今年5月18日“南方周末”就以“抢滩基因新大陆”为题报道了我国基因资源流失的情况。该报说:

“今年1月,美国塞莱拉(Celera)公司(即上面说到的与人类基因组国际组织同时宣布完成人类基因组测序的那间公司)开始了大规模攫取我国基因资源的行动。在台湾,该公司得到了政界和商界的协力支持,计划投资1亿美元,建立台湾的生物基因资源序列资料库。在上海,该公司收购了GeneCore公司95%的股份,并公然声称:获得中国富甲天下的植物、动物与人类遗传资源多样性,对塞莱拉攫取遗传信息是至关重要的。

1997年,美国《科学》杂志报道说,美国西夸纳公司获取了浙江某山村中哮喘病家族的致病基因,随后又大肆宣扬该基因的价值如何如何,以达到其商业目的。遗憾的是,西夸纳公司是如何从这个山村中盗走基因的,我们至今不明不白。

同样在1997年,哈佛大学推出了一个所谓的‘群体遗传学计划’,在中国研究包括糖尿病、高血压、肥胖症在内的各种‘富贵病’。哈佛大学打着与国内某机构合作研究的幌子,‘有机会、有权利、有途径’使用中国这一巨大遗传资源库。难以预料的是,今后我们究竟要为此付出多少专利转让费。转贴于 1997年7月,中国遗传学泰斗谈家祯教授致函国家领导人:‘我国人类基因资源流失情况已十分严重,如再不采取有力措施,我国基因资源将被掠夺殆尽,很快变成外国公司的专利。’”[10]

发达国家的研究单位和商业公司,在对不发达国家人类基因资源的发现、研究和利用上,到底在什么情况下在什么程度上可以叫做“掠夺”、“攫取”、“盗走”或“抢劫”不发达国家资源呢?我们认为对国外的或跨国的医药公司、大学和研究单位科学家和企业家在这方面的行为评价上应划清掠夺资源和竞争性合作研究与开发的界限。我们认为,一个行为称得上掠夺不发达国家人类基因资源行为,则它的行为特征至少具备下列两个标志之一:

⒈侵犯不发达国家有关人员(包括被研究对象与参与研究单位的人员)的人权。一个人的基因,是它身体的组成部分,正像个人对于自己的身体具有自我所有权一样有权支配它。因此要对某一个人和某一遗传群体的基因进行研究与开发,必须事先得到这个个人或这个群体的知情同意(informed consent)。《世界人类基因组与人权宣言》(1997.9)第5条明确规定:“在各种情况下,均应得到有关人员的事先、自愿和明确同意”,“才能进行某个人的基因组的研究,治疗或诊断”。而人类基因组计划研究组织(HUGO)的伦理委员会《关于基因研究的原则性行为的报告》(1996)则补充说“同意是在知情的基础上获得”。这就是说,被研究者具有知情同意权,你要取我的基因样品做试验,不但要得到我的同意,而且要告诉我有关真情。以欺骗的手段取我的血样,即使我同意了,而我不知情也是对我的人权的侵犯。1998年3月有国外机构资助,以“高龄老人健康长寿监测”为名,企图取我国万名老人的血样,事实上就是企图获得我国老人的“长寿基因”,这是一种掠夺基因资源的行为,因为他侵犯了受测老人的人权--知情同意权。

⒉违反被研究对象所在国家的法律。随着科学技术的发展,有些不是经济资源的天然物会成为极为重要的资源。在内燃机发明之前,石油是没有什么价值的天然物,而工业革命后,它就是工业社会的头号自然资源。同样铀矿在原子能发现以前是根本无用的天然物,而原子时代它就成为最重要的资源。20世纪40年代,德国因为缺乏这种东西,他们的原子弹研究与开发大大落后于美国。现在生命科学与技术的进步,使原来被认为没有什么价值的某遗传群体的血样,甚至其遗弃了的细胞,都会成为极有价值的人类基因资源。它的边际效用将极大地提高促使它们所属的国家对此进行严格的保护,就像石油的输出国保护自己的石油资源,富有铀矿国家保护铀资源一样。不发达国家由于自己缺乏足够的投资和人才未能开发自己国家的基因资源,就必然要通过一些法律保护这些资源。例如印度,尽管在医药发明的专利保护是世界最少的(它对非药物化合物、药物化合物、药物组合物都不作专利保护),但对于本国基因资源和基因多样性却做出严格保护。如果没有印度“国家生物多样性委员会”的批准,将与基因资源有关的标本、数据输出国外,要判监5年和罚款3万美元。所以如果违反所在国的法律,采取贿赂或欺骗等不法手段与所在国家有关单位签订使用基因资源的经济合同,或者直接将这些基因资源偷运出境就构成了掠夺所在国家基因资源的罪名。

用以上两条标准来分析外国公司的行为,GeneCore公司对冰岛人常见病的基因研究与开发就不是掠夺基因资源的海盗行为,因为它得到国会的批准和同意,给出双方同意的回报。这是科学上和经济上的竞争性的国际合作关系。是的,作为不发达国家,我们必须保护自己的资源,包括基因资源使其不会白白的流失,但是我们也不能闭关锁国,一律不搞开放,一律不吸取外资。而在吸取外资来开发我们的基因资源时,不发达国家由于资金与科技力量的缺乏又不可避免要用资源来换取国外投资,用资源来换取国外的高科技。我们不可避免地在某些项目上做出痛苦的选择,与某些国外公司签订带有“本项工作产生的全部知识产权归属甲方”的经济合同。

很显然,在人类基因组计划完成之后,世界将兴起一场争夺人类基因资源的大竞争。这是全球高科技竞争的组成部分,用我们喜欢用的语言来说:它带来了机遇,又带来了挑战。对于不发达国家来说,问题不仅是如何通过立法,将本国基因资源作为“科技秘密”保护起来,问题的关键在于如何加强基因科学和基因工程的投资,使自己的经济,逐渐向高科技转轨,否则世界必然分裂成“头脑”国家和“身体”国家,掌握越来越高科技的国家和给他们提供资源的国家。基因工程和基因科学的进步是否加速了这种分化呢?它是否会使这个世界加深发达国家和不发达国家的鸿沟,使富者越富,贫者越贫,并使无产者一无所有而且连自己的基因也丢失了呢?当我们看到美国加州大学政治学教授R.Rosecrance在《虚拟国家的兴起》一文中写道:“中国将是21世纪‘身体’国家的模式”这句话时,真是令人不寒而栗。[11]

四、改变人性,重新设计新人类

如果我们沿着当代生命科学和基因工程发展的趋势,其发展的可能的因果链,一环一环的走下去,考察其远程的社会效应,我们就会发现,未来的生命科学和基因工程将会利用不断发展的基因重组技术,改变人的体能、智能和行为品质,改变人的自然进化方向,重新设计新人类。就产生出一个重大社会问题:谁来控制,谁有权控制人类自身的改造及其改造进行方向?如果改造失控,将会造成什么社会后果?美国未来学家A·托夫勒在《未来的震动》一书中写道:“我们是否将触发一场人类毫无准备的灾难?世界上许多第一流的科学家的观点是:时钟滴答作响,我们正在向‘生物学的广岛’靠拢。”[12]

有一种观点认为,特别是许多宗教人士认为,我们只应将遗传工程应用于基因诊断和基因的防治,例如治疗糖尿病、肥胖症、先天心脏病、小儿麻痹症、老年痴呆症等等,而不可用于基因改良。可是基因治疗与基因改良有界限吗?一旦基因工程在治疗疾病表现得相当成熟的时候,原来不认为是疾病的一些东西像秃头、个子矮小、大耳朵以及相貌不美等等也被看作“残疾”,需要运用基因手段来加以改良,就像现代外科手段用于美容,如修鼻、拉皮、丰颊、隆胸等等一样。

于是,总有一天,孩子们的形状与特征,是设计出来的,即通过基因的设计有意识地创造出来。这时家长们在生小孩之前可以在电脑的屏幕上选择他(她)们的肤色、性别、成年时期的身高与体重、外观、容貌、智商、某种性格与品行,并去掉那些易犯“酗酒”、“犯罪”、“攻击性”、“游手好闲”等基因。于是人性在某一些方面也就被有计划地改变了或被有计划地设计出来了。于是在世界上便出现了有超常视觉的,有超常听觉的人,有超常体能的人(适合做超级运动员)和有鳃的人(适合在水中生活)。就像从野猪到家猪的过程,通过基因突变的人工选择,人们已大大改变了猪的野性,并创造出各种各样的新的猪种一样。这是不是基因决定论呢?不是。因为这里我们并不是将人的行为还原为基因决定这个唯一因素。而只认为在决定人的品性与行为中,基因是一个非常重要因素,所以改变了基因,人性也就改变了。根据人类组织行为学的研究,人的行为,例如劳动者的劳动态度等等是由他们的价值系统决定的。这个价值系统可以从他们各人分配于自由、快乐、自尊、诚实、顺从、平等等价值的不同权重中看出来。S. P. Robbins在他写的《组织行为学》(第七版)中写道:“人们的价值系统来自何处呢?一个非常重要的部分是由基因决定的。其余归之于国家文化、家庭教育、教师、朋友以及其他环境的影响。根据出生后就分离开的同卵双胞兄弟姊妹的研究,价值系统的多样性有40%是由基因决定的”。[13]所以通过基因的方法,改变人性,改变人的行为与品质,改变人的价值观念和价值系统是完全可能的,更不用说改变人的生理特征了。社会对于这种改变的态度如何?自然是越来越多的人赞成。DNA双螺旋结构发现者沃森说道:“没有人有胆说出来……在我看,如果我们知道怎样添加基因,制造出较好的人类,何乐而不为?”美国遗传学家J·亨贝尔说“每一代为人父母者,都会想要给儿女最新、最好的改良特质,而不会听天由命,遗传到什么染色体就接受什么染色体。”在1986和1992年美国民意调查中40%-50%的人赞成用基因工程改良身体与智力。[14]当然,也有反对对后代人进行基因改良的,特别有些伦理学家,认为人们这样对后代人的操控,不但决定后代人的外形和性状,而且决定他们的智力与体能,甚至决定他们的性格和职业取向,这就等于侵犯后代人权。那时,人们对后代人会像现代人对时装一样摆弄。随着遗传时装店的兴衰起落,人体形态式样也将像现在的服装式样一样,不是变得千奇百怪就是变得时麾入时”。[15]

不过科学技术与人文伦理是交互发展、协同进化的。在一定发展阶段上,人们会用现有的伦理观念控制科技的发展,使科学的自由限制在社会伦理可接受的自由。但到了另一阶段,社会伦理又必须随着科技发展而发生重大的改变。现在我们不能接受克隆人,但将来总有一天会接受它。同样,如果我们现在不能接受用基因改造人性,进行“优生”,但我们将来肯定要冲破现行的心理的道德的原则而去接受它,因为它将来会给人类带来利益。问题只是,我们将会如何解决基因改良人种所带来一系列社会问题呢?在未来的社会里,谁来控制人类基因的改良呢?美国著名伦理学家P·辛格和D·韦尔斯,在他们的《基因工程》一书中比较了“中央计划方案”和“自由放任方案”各自的优缺点之后提出如下的建议:

“因此,我们的建议是:儿童的基因秉赋必须掌握在它们通常总是掌握在的人的手中,即双亲的手中。但那些想运用基因工程来获得先前没有被社会所认可的那些特征的父母,必须向政府提出许可申请,才能进行这项基因工程,公众必须知道父母们想进行一些什么样的冒险,并同样有权说‘不’字。

这样的系统机构是不难设计出来的,一个有广泛基础的政府实体必须安排好批准或拒绝父母们的基因工程建议。它必须考虑这项基因工程的建议,如果在实践上是比较普遍的,它是否对个人或社会有害呢?如果没有预见到它会有害的效应,则委员会应批准这个程序。这就意味着双亲可以自由地进行这项工作。委员会会跟踪了解有多少人进行了被批准的程序及其效果如何。如果有未预期的伤害效果出现,委员会总可以撤回它的批准。由此委员会所同意进行的只是那无害的基因工程,所以其工作进行比起要按照其所获得的肯定效益来确定同意某项工程容易一些,当然这项工作仍然是困难的。选择有特殊能力的人进行克隆,也按同样方式进行控制。”[16]

我认为,这个建议是可行的,是未来社会用以对付基因改良人种可能被滥用的社会方案,不过它是以政府必须有很好的政治伦理为前提。如果在改良人种、改良人性或掌握人类进化方向问题发生社会失控,那确实会出现生物学上的广岛甚至比广岛更为可怕。这时富有的国家、富有的人、特权阶层的子女变得越来越聪明,而不发达国家、贫穷的人、处于社会下层的人的子女因无钱无力运用基因改良技术,其子女的素质变得越来越差,这就出现了“基因种族”和“基因阶级”。如果基因改良技术掌握在企图霸占世界的独裁者和种族主义者的手里,掌握在自以为是中央计划者手里,掌握在恐怖主义者和黑社会手里,那将会出现千奇百怪的具有特殊功能的“基因奴隶”,在执行他们主人的任务。只要想象一下现在世界上有多少“蠢人”和“坏人”,这个生物学广岛的前景就不难想象。二次世界大战和广岛上空的原子弹之所以出现,是因为人类的政治道德特别是政府的政治伦理赶不上科学技术的发展。人类基因组计划完成大大推向21世纪科学技术的迅猛发展,人类当今的道德水平以及各国政府的政治伦理的进步真的能赶上科技发展的步伐吗?这不能不是一个值得21世纪的人们深思的问题。

参 考 文 献

UNESCO: Universal Declaration on the Human Genome and Human Right(世界人类基因组与人权宣言)。(1997.9)

HUGO Ethics Committee, Statement on DNA Sampling: Control and Access (February, 1998).

HUGO Ethics Committee, Statement on Cloning (March, 1999).

HUGO Ethics Committee, Statement on Benefit Sharing (April, 2000).

HUGO, Statement on Patenting of DNA Sequences (April, 2000).

HUGO, Statement on Patenting Issues Related to Early Release of Raw Sequence Data (April, 2000).

The White House, Text of Remarks on the Completing of the First Survey of the Entire Human Genome Project (June 26, 2000).

Noelle Lenoir. Bioethics: Human Right First. in UNESCO SOURCES No. 94. October.1997.

杨焕明等:《生命大解密:人类基因组计划》,中国青年出版社2000年版。

J. 奈斯比特:《高科技高思维:科技与人性意义的追寻》,新华出版社2000年版。

张华夏:《现代科学与伦理世界》,湖南教育出版社1999年版。

邱仁宗:《人类基因组研究和伦理学》,《自然辩证法通讯》1999年第1期。

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[1] 约翰·奈斯比特《高科技高思维》,新华出版社2000年版,第121页。

[2] 《中国科学报》,1997年4月2日。

[3] 杨焕明等著《生命大解密:人类基因组计划》,中国青年出版社2000年版,第114页。

[4] 同上,115页。

[5] 约翰·奈斯比特,《高科技高思维》,新华出版社2000年版,145页。《Newton科学世界》2000年8月36页。

[6] 同上,《高科技高思维》,145—146页。

[7] 《解码生命》,第15章《专利的功效》,第376页。

[8] 彼得罗·利奥《我们是人,不是由DNA组装的机器人》,《Newton科学世界》,2000年第8期,36页。

[9] 邱仁宗,《人类基因组研究和伦理学》,自然辩证法通讯,1999年1期,76页。

[10] 《南方周末》2000年5月18日。

[11] Dale Neef主编《知识经济》,珠海出版社1998年版,70页。

[12] A·托夫勒:《未来的震动》,四川人民出版社1985年版,第220页。

[13] S. P. Robbins, Organizational Behavior (Seventh Edition) Prentice-Hall International, Inc. 1996. P.175.

人类基因组计划例4

一、人类基因组计划(human genome project,HGP)概述

人类基因组计划(human genome project,HGP)被誉为人类生命科学史上最伟大的工程,它可与人类登月计划和曼哈顿原子弹计划相媲美。随着人类基因组研究计划的飞速发展,相关伦理问题的不断凸现已引起了生命伦理学界乃至全世界的关注。

1990年10月1日,美国正式启动HGP项目,它的主要目的是通过国际合作,构建详细的人类基因组遗传连锁图、物理图、序列和转录图,阐明人类基因组全部DNA序列,识别基因,建立存储这些信息的数据库,开发数据分析工具,研究HGP实施所带来的伦理、法律和社会问题。在HGP实施过程中,先后有来自德、日、法、英、中等5国16个实验室及1100名生物学家、计算机专家和技术人员正式加入该计划研究。

二、中国HGP的现状

1999年9月,我国获准参加人类基因组计划(HGP),成为参与这一计划的唯一发展中国家,承担人类整个基因组的l%的测序任务,故简称“1%项目”。我国测序的人类3号染色体短臂大约30Mb区域,这里估计有750-1000个基因,蕴藏着极大的开发资源。2001年2月,由科技部和中国科学院联合组织的专家验收确认,国际人类基因组计划中国部分“完成图”的重大成果已提前两年由我国科学家绘制完成。所有数据已递交国际基因数据库中,可被全球科学家直接免费享用。人类基因组计划中国部分的完成,表明中国在基因组学研究领域已达到国际先进水平。我国科学家对人类基因组的实际贡献率已达到1.1%。

三、人类基因组计划所引发的伦理道德问题

“人类基因组计划”的目标不仅从整体上阐明人类遗传信息的组成,还要识别人类基因的结构,包括所有与生殖有关的遗传疾病及其若干有遗传背景多因素疾病的相关基因,破译生命之书在人类掌握自身密码之时,也涉及到伦理、法律和其他一系列社会问题。因此,如何有效地解决这些问题,就成为社会各界都极为关心的事情。

1 人类基因信息隐私的伦理问题

众所周知,隐私权是人的基本权利之一。隐私被公布于众,可能给本人造成不可估量的伤害和损失,对社会的稳定与发展也不利。因此,人们都很重视隐私,隐私也在各国法律的保护范围之内。有关基因隐私问题往往成为基困组研究中伦理争论的焦点。例如,一些公司在雇用员工时会使用基因信息对存在基因缺陷的人另眼看待;因基因缺陷极易患上某些疾病的人群被保险公司打入另册。因此,在进行基因研究时必须考虑到伦理、法律和社会等问题;要尊重提供试样者及其家属的尊严和人权;研究计划必须事先接受有关行政单位的审查,必须对遗传信息进行严格的保密,对任何泄露个人遗传信息的个人或单位给予严惩;提供遗传信息者有权知道基因利用结果。

2 基因歧视带来的伦理问题

基因歧视与基因隐私密切相关。基因隐私权的丧失自然会导致新的社会歧视——基因歧视的产生。一旦人们认识到性状与基因有关,就会产生基于基因的歧视。可能产生所谓“好”基因歧视“坏”基因、“聪明”基因歧视“愚笨”基因等情况。通过基因研究我们可以得出:基因缺陷也有两面性。其实,人类所有的基因以及等位基因,没有“好基因”与“坏基因”的差别。导致某种疾病的等位基因,在一定的情况下确实是病因;同时也要看到,人类基因线在进化过程中一定会发生突变,就整个人类基因研究而言也是有意义的。

1997年11月11日,联合国教科文组织通过了《世界人类基因组与人权宣言》。宣言中指出,人类基因组意味着人类所有成员在根本上是统一的,也意味着对固有的尊严和多样性的承认。象征性地说:“它是人类的遗产”。该宣言指出任何人都不应因其遗传特征而受到歧视,并致力于解决歧视问题

3 转基因生物带来的伦理问题

将外缘目的的基因转入生物体内,使其得到表达,这种移植了外缘基因的生物被称为 “转基因生物”。这将是一次人类求索生命奥秘的革命。但科学技术是一把双刃剑,在推动人类社会全面发展的同时,也难免给人类带来某些始料不及的后果。伦理学追求真善美,时刻提醒人们无论什么研究都不要违背人类的初衷,伦理学不阻碍科学技术的进步,但它能不断呼唤和矫正科学的“跑偏”和人类的良知,只有建立起正确地伦理道德观念,才能使科学走向美好的未来。

回顾科技发展的历史,任何一项科学的重大发现都伴随着对于伦理道德的冲击和影响。人类基因组计划的研究以及基因技术的临床直接与每个人、每个家庭、民族乃至整个人类的发展相关联,必然引起伦理学家、法学家和社会学家的普遍关注,成为了当代科学领域的焦点,基因组学的发展对传统的伦理道德产生了深远的影响,迫使人们进行探刻的思索,在传统与现代科技的张力之间寻找新的平衡点。

参考文献:

[1]胡文耕.生物学哲学[M].中国社会科学出版社,2002.

[2]李海峰.科学是一把双刃剑[M].长春出版社,1998.

人类基因组计划例5

近期研究表明,人类总共大约有5万到10万个基因。正常情况下,这些基因控制一个人出生到老死,太太平平过一生,但实际上在人的一生中,无法避免地要接触这样或是那样的有害物质,这些有害物质能够引起所谓基因突变,这样,在临床上就表现为各种各样的疾病,如果这种突变了的基因传给下一代,就变成了遗传病。科学家们还发现。即使一般的传染性疾病也与基因突变有关,我们都有这样的经验,在相同的环境中有的人会被传染上某种疾病,另外一些人则不会;易于被传染的人,他(她)就存在与正常人不同的易感基因。

既然我们知道了决定人类生老病死的是基因,现在摆在我们面前的任务就是要弄清楚人类这5万到10万个基因的结构、位置等,它们都有一些什么样的突变形式?哪些疾病与哪些基因相关等等?80年代中期。诺贝尔奖获得者美国科学家达布科提出了研究“人类基因组计划”的标书,即著名的Dulbeeco标书。这是一个十分庞大宏伟的计划!假如我们把人类基因组中所有信息全部印出来,其篇幅相当于13套大英百科全书,由此可见人类基因组计划任务之艰巨,因而有人把它与美国的曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划相媲美。并称这一计划为大科学。这一计划几经科学界热烈的争论,到1989年,在美国国会获得通过,并责成美国国立卫生研究院和美国能源部负责执行,美国政府决定拿出30亿美元从1990年开始到2005年将人类5万到10万个基因信息全部搞清楚。

这一宏伟计划开始执行后,立即得到全世界各国政府和科学家的重视,并积极投入这一计划的研究。其目的是不言而喻的,因为人类基因组是人类的共同财富,是为人类造福的一件大事。每一个国家均有义不容辞的责任,应协作共同开发。再者也防止某一个国家垄断这一成果,并防止商业化,事实上已出现这方面的苗头:如1993年美国克隆(制作)了一个乳腺癌基因,随即被一家公司以2000万美元买断;1994年克隆(制作)了一个肥胖基因,又立即被一家公司以7000万美元买断。尽管遭到大多数科学家的反对。但仍然无法阻止这一商业化的操作。这样,如果别的国家不积极参与这一计划,将来就得化巨额资金去购买基因专利。这对不发达国家和发展中国家将是一个沉重的负担。有鉴于此,我们国家从1991年就在一些年轻学者的推动下,成立了人类基因组计划研究协作组,得到党中央和国家科委的重视和大力支持,先后成立南北两个研究中心,分别由陈竺院士和强伯勤院士挂帅。最近,在上海浦东我国第一个部级人类基因组研究中心已经挂牌。可见我国人类基因组计划也已步入正轨,我们会在这计划中作出自己的贡献。

人类基因组计划执行以来,通过全世界科学家的共同努力。已取得巨大的进展,目前已经克隆的人类疾病基因超过2000个。预计人类基因组计划将按时或提前完成,在不远的将来,人一出生后,就可以通过这一成果检测出你将来可能会患什么病。从而预先制订预防措施。

人类基因组计划例6

合成人类基因组的动机

2016年5月,超过130名科学家、律师与企业家在美国哈佛大学召开秘密闭门会议,探讨在10年内合成一条完整的人类基因组。与会者被要求不联系媒体,不在社交媒体上发帖,但事件遭两名科学家曝光,引发轩然大波。

这个计划称为“人类基因组编写计划”(HGP-write),研究团队由纽约大学合成生物学家博科、马萨诸塞州波士顿哈佛医学院基因组学家丘奇和加利福尼亚州圣拉斐尔市欧特克研究中心商业设计工作室未来学家赫塞尔领衔。这项计划将由新成立的一个独立非营利性组织“工程生物学示范中心”执行。这是一个国际性科研项目,已经筹集到1亿美元经费,研究人员希望未来能吸引更多资金以完成这一宏伟的科研项目,但经费可能会少于此前人类基因组花费的30亿美元。

人类基因组编写计划又被称为“HGP2:人类基因组合成计划”,计划的核心是,根据人类基因组计划阅读出来的组成人类基因组的30亿个碱基对的顺序来编写一个人类基因组,换句话说,就是科学家考虑用化学物质(碱基)来建造一个人类基因组,创造出人工合成的人类染色体。

由于这一计划非常庞大,工程艰巨,因此该计划需要分好几步来完成,而近期的目标是合成1%的人类基因组,并提出6个先行项目,包括构建特定染色体或复杂癌症基因型从而更全面地模拟人类疾病、修改猪基因组以用于异种器官移植等。

研究人员指出,编写人类基因组可以为生命研究、治病救人和人的健康长寿带来重大益处。例如,生物医学研究可以利用培养皿里的合成细胞来进行,无需使用来自人类志愿者或动物的细胞。具体而言,通过人工合成细胞,可以培育出供移植的人类器官,同时通过全基因组重编码赋予合成细胞对抗病毒的免疫力,而且通过细胞工程技术赋予合成细胞抗癌能力。此外,还可以通过合成细胞研发抗御和治疗各种疾病,如癌症、艾滋病、疟疾等疾病的疫苗和药物,以及研发出治疗许多罕见病和遗传病的基因疗法,如地中海贫血、肌肉萎缩性侧索硬化症等。例如,如果能编写人类基因组,就可能知道引发地中海贫血、肌肉萎缩性侧索硬化症等的基因有哪些,从而利用基因剪刀修剪和替换这些致病基因,根治这类疾病。

经济成本和技术问题

研究人员估计,合成一套人类基因组需要的费用不会超过30亿美元,而且,随着基因测序和研究技术的发展,合成人类基因组的花费会越来越少。

在2003年,组装一个碱基对需要4美元,但是,现在这一费用已降到3美分。这意味着,按过去的一个碱基对4美元计算,组装30亿个碱基对要花费120亿美元的话,现在则可以降低到9000万美元。而且,由于组装费用会逐渐下降,未来20年,合成人类基因组的费用可能会降到10万美元。

费用的降低意味着组装人类基因组会像现在阅读(测序)人类基因组一样变得普通和平常。现在,对一个人进行全基因组测序的费用已经降到1万元人民币。

不过,编写或合成人类基因组最关键问题是技术,目前的技术能否胜任人类基因组的合成呢?研究人员认为,技术没有问题,而且,人类已经合成过其他低级生物的基因组,并激活了这种合成的基因组,产生了人工合成生命。

2010年5月,美国基因专家、人类基因组计划的创始人和完成者之一克雷格・文特尔等人在美国《科学》杂志报道,他们首创了一个人工生命――辛西娅,这是人造的首例能够自我复制的细胞。辛西娅是一个山羊支原体细胞,但细胞中的遗传物质却是依照另一个物种――蕈状支原体的基因组人工合成而来,产生的人造细胞表现出的是蕈状支原体的生命特性。

然而,这个生命的级别太低,只是一个原核细胞。不过,2014年,当时还在美国约翰霍普金斯大学的杰夫・博科等人在3月28日出版的《科学》杂志上报告说,他们成功合成出一条功能性的酵母菌染色体,这是一个更高级的人造生命――真核细胞生命。合成这一生命历时7年,研究人员使用计算机模拟出酵母菌16个染色体中最小的一个染色体synⅢ。synⅢ是研究人员对酵母菌的染色体Ⅲ进行了500多处修改后获得的版本,他们剔除了近4.8万处重复片段以及所谓的“垃圾DNA”,并在DNA上添加了标签,以便将天然DNA和合成DNA区分开来。

研究人员随后将合成染色体整合进啤酒的酵母菌中,并发现拥有合成染色体的酵母菌相当正常,与野生酵母细胞的表现几乎一模一样。尽管合成的只是酵母菌16条染色体中的1条,但已经表明,用人工构建一个完整的真核细胞基因组并让其成为有生命的细胞已经是一种现实。

有了这些合成生命的技术和经验,现在研究人员合成人类基因组也问题不大,因为合成人类基因组是在按照已经对人类基因组测序的基础之上进行的。

无父无母的人会出现吗?

神话《西游记》中的孙悟空是从一块石头中孕育出来的无父无母之猴,既然可以根据人的30亿对碱基进行组装以合成一条完整的人类基因组,是否也可以由此合成一个无父无母的像孙悟空的人呢?例如,按照爱因斯坦的基因组来合成爱因斯坦。不过,如果可以合成人,那么谁来决定合成人以及控制合成的过程?

尽管合成完整的人类基因组并不意味着合成人,但是这表明,人工合成生物学意义上的人已经没有多少障碍,从这个意义看,合成人将引发巨大的震撼。合成人不只是在技术上更复杂和先进,而且在探寻生命起源上更能接近生命本质。以前所提的克隆人只是用一个人的细胞核以无性繁衍的方式复制自我,但合成人却可以时空大腾挪,既可以用既有的一个人的DNA为蓝图合成人,也可以由无数人的DNA为蓝图设计,只要符合人的DNA中30亿个碱基对装配顺序和规律,还可以无中生有,合成与人相似的并优于人的生命。

问题是,按人类DNA的顺序组装好基因组后,它是否能成为生命?生命的本质在于自我复制、繁衍、发育、新陈代谢。具体而言,生命必须有一个容器,如细胞的细胞膜、人的身体等;而且生命能进行新陈代谢,可在酶的催化作用下跟环境进行物质和能量的交换;同时生命具有可以被储存和复制的化学指令,这些指令控制着生命活动,并且能复制遗传。如果人工组装好的人类基因组不能复制和繁衍,就不可能有新生命的诞生。

不过,文特尔和博科等人的研究已经证明,按照支原体和细菌的碱基顺序合成一个新的基因组后,可以激活成为一个新的生命。现在,能够合成人类基因组后,也意味着一条完整的人的基因组可以放入细胞装置中激活、复制、孕育,当发育到胚胎时,可以置入人工子宫或代孕母亲体内,发育成一个没有父母的人。

事情没有那么简单

对于合成无父无母的人,也有一些研究人员提出了相反的看法,由于合成人类生命相当复杂,在很长的时间内都不可能实现。

合成人类基因组首先得按照精确测定的人类基因组的碱基对来进行,尽管现在对人的基因组的测序已经很精确,但由于技术的局限,有一些地方还是不够精确。如果设计的蓝图不精确,由此组装出来的人类基因组也可能不精确,因此要让这样的基因组激活并拥有生命的本质和现象还比较困难,或者说如果有生命现象,也会走样。

另外,现在人类合成基因组的技术能力还有限,短期内无法合成人类如此长的基因组,即便将来技术改进了,如何把合成的基因组按人类染色体的结构包裹在一个细胞的细胞核里面,并成为有功能的细胞,也很困难。而且,让这样的细胞激活并分裂繁殖,成为一个胚胎,再发育为人,这种情况更是难上加难。

另外的一些问题虽然看起来并非关键,但也影响到组装成的人类基因组是否可以产生生命,这就是如何组装人类基因组的一些配件。一是如何装配端粒。端粒是存在于真核细胞染色体(细胞核DNA)末端的一小段DNA-蛋白质复合体,它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的帽子结构,作用是保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。人的细胞染色体的末端也有端粒,因此合成人类基因组并组装成细胞核染色体后,如何组装和配置端粒也是一个问题。

另一方面,无论是人还是其他高级哺乳动物的生命在孕育时不只是需要按照细胞核DNA(染色体)的基因顺序和指令来产生,还要按照细胞质里面的线粒体DNA来孕育生命。因为,线粒体基因组能够单独进行复制、转录及合成蛋白质。人的线粒体基因组全序列共有16569对碱基,它们参与编码一些蛋白质,如细胞色素b、细胞色素氧化酶的3个亚基、ATP酶的2个亚基以及NADH脱氢酶的7个亚基。

不过,线粒体自身结构和生命活动,如编码蛋白质都需要细胞核基因的参与并受其控制,这表明,真核细胞内的两个遗传系统(一个在细胞核内,一个在细胞质内)是相互影响的,但最终受到细胞核基因组的主宰。因此,如果合成人类基因组后,没有线粒体基因组参与合成生命,这样的生命可能也无法真正孕育出来,或者即便孕育出来,也是不完整的。

合成生命是否会威胁人类?

尽管如此,人们还是相信,合成生命可能只是时间问题,一旦人类基因组合成以及解决了诸如端粒和线粒体基因组的配置后,无父无母的人就会出现。那么,他们对人类是福还是祸?

这可以用文特尔创造新生命之后的情况来解释。文特尔的辛西娅(合成支原体)问世没几天,美国国会众议院能源和商务委员会就要求文特尔出席特别听证会。不仅如此,美国总统奥巴马在辛西娅问世后立即要求美国生物伦理委员会“督察此事”,“评估此研究将给医学、环境、安全等领域带来的任何潜在影响、利益和风险,并向联邦政府提出行动建议”。

在听证会上,文特尔表示:“当这些生命被创造出来时,它们将非常脆弱。让它们在实验室里存活一个小时将是一项巨大的成就。但如果说它们会走出实验室、甚至主宰我们,这是绝对不可能的。”同时,美国加利福尼亚大学分子生物学教授戴维・迪默也为人造生命背书。他指出,人类制造的任何东西都不可能与那些在自然界中进化了30亿年的生物竞争。

研究人员信誓旦旦地称,自然界本身就是一名已经存在的专家,它在创造可对人类造成极大危害的微生物。人造生命(合成生物学)的最新进展并不一定会把我们带到比现有技术或自然界本身更接近伤害的道路。

与此相似,人类合成自身基因组的能力和技术也远不如生命自身的合成能力。现在,一个化学家要花上3分钟才能合成DNA的一个碱基,但是,细胞仅仅只需要1秒钟就能合成有上千个碱基长度的基因。一个人类细胞分裂一次就能完成人类全基因组的合成,而且这基本上还是一个免费的过程。所以,人类在合成生命上的作为显然是非常低级的。

人类基因组计划例7

HGP and China Own HGP

Abstract:A great achievements has been made since the practice of HGP,the accomplishment is expressed in “four atlases”:genetic atlas,physical atlas,transcription atlas,and array atlas.The structual genomics is going into the functional genomics era,the terminal aim of the new times is expounding expressed regulation and biological function of protein that genome expressed and carried out life activity.Now China is facing an acute challenge upon how to develop its own HGP in 21th century.We must probe into its developing strategies,absorb and use the new technique and method in HGP research of other countries for reference,and make innovations continually.

Key Words:HGP;challenge;strategy

HGP(Human Genome Project),即人类基因组计划,通过以美国为主的全球性国际合作,在15年内发现人类所有基因,破译全部遗传信息[1]。形象地说,画出一张人体基因图,确定23对46条染色体10万个基因30亿个碱基对的准确排序,读出和读懂基因密码。HGP是人类历史上第一次由全世界各国科学家、不同的学术派别共同培育的全球性科学共同体。

1 HGP的回顾

测定人基因组全顺序的动议是1985年5月在美国加州由Robert Sinsheimer组织的专门会议上提出的。同年诺贝尔奖获得者Renato Dulbecoo在“Science”上独立撰文,从人类基因组全序列对癌症研究的重要价值出发也提出了类似的动议[2]。1990年10月美国国会正式批准启动HGP计划。(仅美国政府就预算投资30亿美元)。至此HGP闪亮登场。包托美、日、德、英、法、中国在内的6个国家的科学家正联合起来,计划在1990~2005年15年时间里完成全部23对染色体上的基因组作图和DNA全长(30亿碱基)核苷酸序列分析。

10年以来,HGP取得了令人瞩目的成就。具体地讲,成果主要表现在“四张图”上:遗传图谱、物理图谱、转录图谱和序列图谱。在医学史上,格雷绘制的第一张人体解剖图奠定了近代医学的基础。而HGP所提供的“四张图”代表了第二代人体解剖图,它揭示的是基因组所蕴含的人体奥秘,从而奠定了21世纪医学和生命科学飞跃发展的基础。

HGP研究取得的重大进展,带动了一系列相关技术的快速发展[3]。例如大规模DNA测序技术的相继出现:毛细管凝胶电泳法、质谱法、原子探针显微镜测序法、流动单分子荧光检测法、DNA芯片测序、序列标记连接子法、大规模平行实测法等。

迄今为止,科学家已经完成人类基因组图谱测定工作的1/3,人类基因组的“工作草图”将有望于2000年春天完成,精确的人体基因组图谱有望于2003年前最终绘制出来。

2 HGP的瞻望

随着人体遗传基因密码的破译,6 000多种单基因遗传病和严重危害人类健康的多基因遗传易感性疾病(艾滋病、恶性肿瘤、心血管疾病),都有望得到预测、预防、早期诊断、治疗。需要强调的是基因诊断,可以在症状出现以前作出,因此对优生优育、疾病的预防等具有不可估量的价值。

科学家要做的不仅要了解人类基因组的语言信息,还要了解其语义信息和语用信息。因此后基因组时代(postgenome Era)的来临不可避免[4]。新时代的最终目的,是阐明基因组所表达的真正执行生命活动的全部蛋白质的表达规律和生物功能,也即蛋白质组研究。主要的研究手段为双向凝胶电泳、双向高效柱层析、质谱技术和生物信息学(bioinformatics)。蛋白质组研究不仅是21世纪整体细胞生物学最重要的内容,而且将为医药、农业和工业的革新提供全新的思路。

一个基因就是一个产业,基因工程将成为21世纪的支柱产业。基因组研究正在酝酿一场制药工业革命。一种疾病对应一个或多个基因,如果能克隆这个基因,就意味着拿到了治病和制药的秘方。而基因专利的合法化,又保证了专利拥有者的高额利润回报。1995年以来,欧、美一些研究单位和公司的触角已经伸向基因资源极其丰富的中国。中国面临着严峻的挑战。

3 中国HGP的现状

1987年我国在“863”计划中开始设立人类基因组研究课题。1993年国家自然科学基金委批准了“中华民族基因中若干位点基因结构研究”的重大项目,标志着中国HGP的正式开始。1996年我国又启动了“重大疾病相关基因的定位、克隆、结构与功能研究”,标志着这一计划已进入实质性的发展阶段[5]。1999年9月,我国获准参加人类基因组计划(HGP),成为继美、英、日、德法之后第六个国际HGP参与国。在科技部和中科院的资助下,我国将完成这一计划中1%的测序任务,即3号染色体上3 000万个碱基的测序任务。我国测序的这段染色体将是基因密集的区段,估计将有750~1 000个基因,蕴藏着极大的开发资源。它代表着中国科学家在未来的基因工程研究——产业中占有一席之地。

我国科学家携手攻坚HGP研究并取得了一批成果。我国科学家测序过的70万个碱基对已在国际基因数据库中予以公布。本着“突出重点,有所为,有所不为”的方针,我国HGP所侧重研究的是疾病相关基因以及重要生物功能基因的结构和功能研究。近年进展:遗传性疾病致病基因的研究取得突破性进展,湖南医科大学夏家辉教授等首先发现神经性耳聋的致病基因GBJ3,并克隆到定位于11号染色体上的多发性外生性骨疣的致病基因;同时在肝癌、鼻咽癌、白血病、原发性高血压、精神病等易感基因研究方面取得了较大进展;在建立了东北、西南12个少数民族以及南北两个汉族人群永生细胞株库的基础上,开展了我国多民族基因组多样性的比较研究。

4 中国HGP的未来

瞻望未来,中国HGP应采取以下对策,以期跟上科学技术和时代前进的步伐。

1)肩负着国家和民族希望的中国科学家,要发扬伟大的“两弹一星”精神,集中人力、物力、财力,统一领导,统一攻关,重拳出击,以期在重大疾病相关基因研究方面取得突破,并迅速申请专利,为我国21世纪医学及基因相关产业打下基础。

2)吸收和借鉴国外在HGP研究中采用的最新技术和方法,拿来主义,为我所用。

3)加强后基因组研究(蛋白质组研究)。基因组测序,“只是万里长征走完了第一步”。

4)基因工程产品在医药卫生保健和其他方面的应用越来越多。目前产值已达百亿美元。正在逐渐成为名副其实的“朝阳工业”,可以说树立了科学与技术相结合的典范。应加大中国HGP科研成果向企业的技术转让,以期实现科技向生产力的转化。

5)江泽民主席强调“创新,是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力”。如果人才、技术、资金条件成熟,中国应开展PGP(植物基因组计划)研究:如水稻、小麦、棉花、中国珍稀植物银杏等,AGP(动物基因组计划)研究如:猪、牛、羊、中国珍稀物种熊猫、虎等。

6)基因技术也是一把“双刃剑”,有人预言基因武器将在未来10年内出现。

转贴于  参考文献:

[1] MARSHAU E.Human Genome Project:A strategy for sequencing the Genome 5 years early[J].Science,1995,267:783.

[2] GUYER R.How is the HGP doing and what have we learned so far[J].Proc Natl Sci USA,1995,92:10 841.

人类基因组计划例8

2000年人类基因组计划工作草图完成。次年2月,工作草图的具体序列信息、测序所采用的方法以及序列的分析结果公布。当时全世界的科学家都意识到一个全新的科技世纪已经开启,同时也认识到致力于基因组功能的研究已经是大势所趋。许多研究显示,人类的一般疾病与遗传疾病和基因变异有相当的关联。研究基因序列,使人类有机会对生命个体有更深的了解,除了可以搜寻疾病基因,进行研究预防、诊断和治疗的方法之外,同时也可以经由物种间的基因相互交叉比对,进一步了解环境与进化的关系。

随着对基因学研究的进展,科学家提出了一个医学研究的新概念――基因组医学。它是以人类基因组为基础,将生命科学与临床医学整合在一起,使基因组的研究成果迅速高效地转化并应用于临床医学实践,是后基因组时代最重要的研究方向。因为基因组研究不仅提供科学家们窥探自然,以及了解生命基础奥秘的方法,同时所衍生的知识,包括使用的技术(如基因芯片和生物信息技术等)与所开发的产品(如疫苗、诊断药剂和治疗医药等)都可以产生很高的经济价值,并有可能为生物技术产业拓展新领域带来曙光,世界各国无不视此为生物技术产业发展的重大机遇。

在当局的推动下,我国台湾地区也将生物技术及其相关领域列为了科技研发和产业化推动的重点领域。台湾“国科会”最先设立的6个“国家型”科技计划,即:“防灾”、“农业生物技术”、“电信”、“制药与生物技术”、“基因组医学”和“数字典藏”科技计划,其中三个计划项目都涉及生物技术相关领域,目的是通过加大对包括基因技术在内的生物技术发展的投入,从而在台湾创造出新的产业或者推动现有传统产业的升级改造。

一、台湾推动基因组医学“国家型”科技计划的背景

台湾“行政院”于1995年通过了《加强生物技术产业推动方案》,确定有关医、农等生物技术产业为政府全力推展的重点,并由“行政院科技顾问组”协同各部会进行横向整合组成生物技术产业指导小组。1996年举行的全台第五次科技会议将医学方面的生物科技推动列为主要议题,同时通过决议将基因医药相关的研究整合成跨部会的大型合作计划。为此,台湾“国科会”和“卫生署”于1998年起开始推动“基因医药卫生科技尖端研究计划”,整合台湾医学中心与研究单位的近百位科学家、医师投入“基因医学”研究行列,针对基因组基础研究、基因治疗、基因药物开发、遗传疾病、实验动物供应、环境毒理遗传基因与科技对伦理、法律、社会影响等进行研究。

台湾“国科会”于2002年设立基因组医学“国家型”科技计划(台湾称为“基因体医学”),2003年开始执行。该计划整合跨部会资源,由“国科会”、“经济部”和“卫生署”共同参与执行。计划的目标以基因组研究为基础,运用人类基因组序列中所隐含的知识,发展疾病预防、诊断与治疗技术,同时结合基础研究、动物模型测试、临床试验等技术,完成台湾基因组医学科技的开发,进而通过技术转移、业界发展等力量,建立具有国际竞争力的医学科技产业。计划的第一期为时三年(2003―2005年),主要目标是构建完善的基因组研究基础设施;计划第二期(2006―2010年)的目标是“集中资源,以特定疾病研究为导向,加速成果导入医学生物技术产业”。基因组医学“国家型”科技计划于2010年正式结束。

二、基因组医学科技计划概况

1.一期计划的总体情况

基因组医学“国家型”科技计划规划有短、中、长期阶段性目标。第一期计划执行期为三年,由“国科会”推动实施。计划第一期的目标着重于基因组研究的基础建设及自由探索基因组相关研究。规划范围则是包含:基因组医学、蛋白组学与结构基因组学、生物信息学以及伦理、法律、社会的影响(ELSI)四个领域。包括:探讨基因多形性与常见重要疾病感受性的相关性,鉴定及分析与台湾人体常见重要疾病相关的新基因,应用基因技术预防或治疗台湾人体常见重要疾病,开发新的基因科技进行基因组的分析与测序,开发新而灵敏的基因诊断试剂与治疗模式,评估基因科技对伦理、法律与社会的冲击影响,以及建立核心设施与研究团队等。目标推动如下:

(1)基因组医学:寻找三种疾病的10个分子目标;对无机砷的人类易感基因更进一层的了解;台湾人体特殊病毒的宿主易感/抵抗基因的鉴定;建立台湾地区特殊族群基因库及相关性状数据库;建立台湾人体疾病诊断用的遗传体数据库;建立特殊疾病的单核苷酸多态性(SNP)、蛋白质图谱等可作为未来临床诊断与个性化疾病诊断的参考;建立台湾人体疾病的相关基因及危险因子;建立台湾人体疾病的辅疗法;建立基因治疗临床试验使用的GMP/GLP设施;建立台湾人体疾病的动物模型3~5个;在ENU突变小鼠中发现3~5个疾病基因及其机转与导向化合物(Lead compounds)的筛选;及利用移植人类癌细胞和免疫细胞的NOD/SCID作人类治疗基因的功能鉴定。

(2)生物信息:结合基因组研究加速其进展,促进医学科技产业的发展;建立台湾人体重要疾病的基因医药数据库;建立人类遗传疾病并维护加值数据库;建立基因组知识经济基础;培养高质量的生物信息研发人才。

(3)蛋白组与结构功能:完成3个细胞膜蛋白的结构,有助于新药的开发;设立低浓度转录因子蛋白组的研究程序,作为医疗途径;建立3个逆境蛋白质,以及嗜热蛋白质的功能图;了解传染病有关的蛋白质;以台湾有关的细菌或病毒的蛋白组,发现新的蛋白质折迭模式。

(4)伦理、法律、社会影响:建立相关学术研究所需的基础架构,及国内外相关研究社群的互动网络;建立基因组医学科技的议题发展追踪与信息交换;建立基因组医学科技的意向调查与分析;建立基因组医学科技的学术论坛与社会教育;对基因科技发展及其在伦理、法律和社会方面所造成的冲击背景信息与讨论议题通俗化。

(5)核心设施:建立全台基因组医学高速核心设施及高科技研究团队,服务基因组研究计划;加速台湾研究计划执行效率。

(6)产学合作:开拓创新研究成果的知识产权,协助申请与维护专利权益;建立产学合作及GLP/GMP规格设施;加速进行癌基因/细胞治疗的临床试验;推动岛内基因与蛋白诊断产品的商业化发展;培育研发人才,促进产业活力。

2.二期计划的总体情况

为了聚焦并吸引产业界的投入,计划第二期设定的目标是:“集中资源,以特定疾病研究为导向,加速成果导入医学生物技术产业”;以台湾本地重要的四大疾病(肝癌、肺癌、高遗传性疾病与传染病)为聚焦主题,持续加强创新研发与基因组医学对伦理、法律与社会的影响,同时建设核心设施以支持基因组研究,提供基因组研究所必须的基础设施与技术,进一步加强与产业界和各国间的合作与交流,将本计划的研究成果迅速导入生物技术医疗产业,提升国际能见度。

计划第二期较第一期更具有整合性,加强了各行政主管部会的直接参与。“国科会”补助上游的基础研究计划,建设营运核心设施,提供必需的基础建设与技术支持;依据研究领域及导向,计划实施分为肝癌组、肺癌组、传染病组、高遗传性疾病组、创新研发组、伦理法律社会影响组(ELSI)、产学合作组及国际合作组。“卫生署”的重点在法规、遗传咨询、与国民健康相关的癌症、传染病以及中医药基因组相关研究,推动“肺癌基因组研究及临床应用”、“基因组医学的健康服务应用”、“建立台湾病原体基因数据库”、“中医药基因组相关整合性研究”及“建立严谨的基因组医学临床试验与相关产品的评估与审核机制”等五大研究项目,希望从法规及公共卫生层面,重要的卫生医药问题。“经济部”则从较具产业发展潜力的基因药物技术等方面进行规划,建立产业发展所需的重要环境,并同时以业界科专机制补助生物技术医药业者投入基因组相关研发与应用,以研发带动周边产业发展,创造生物医药产业经济效益。

各专业组的研究范围包括:

(1)肝癌组:寻找肝癌致病基因,研究开发检验试剂及检测设备,致力于早期诊断与治疗的成效,整合并建设台湾肝癌资料库技术平台,并延伸到乙型、丙型肝炎,以期成为未来亚洲最大的肝癌资料库。

(2)肺癌组:利用基因组学或分析流行病学等相关技术,进行肺癌遗传流行病学、药物基因组学等研究,探讨致病因子与肺癌转移机制,涉及个性化临床诊断与治疗策略,并利用已建立的肺癌临床研究网络提供防治肺癌的有效工具。

(3)传染病组:探讨肝炎病毒、登革热病毒、肠病毒、克雷伯氏肺炎杆菌及肺结核分枝杆菌的致病基因及致病机制,研究新颖的抗病毒策略,并结合“卫生署”行政单位,使研究成果落实到公共卫生领域以开展疾病防治。

(4)高遗传性疾病组:研究多种高遗传性疾病的致病基因(如精神性疾病、糖尿病、先天性心脏病、自闭症及代谢症候群等),建立公共卫生研究及公共卫生应用的互动管道,发展相关筛验工具及预防性医疗,增进民众健康。

(5)创新研发组:结合“基因组医学”、“蛋白组与结构生物学”、“生物信息学”,并鼓励其他具有创新性的研究,如系统生物学、肝细胞及中医药相关的基因组研究。

(6)伦理社会法律影响组:推动台湾有关人类基因资料库ELSI议题的研究,与欧美、亚洲地区学者进行学术交流与合作,共同打造基因组医学研究及其产业化所需的ELSI环境。协同行政机构建立台湾基因或遗传咨询机制及相关法规的订立与改革。

(7)国际合作组:鼓励岛内学者与其它国家研究学者在与基因组医学相关课题上开展研究合作,提升台湾基因医药领域的研究品质及国际能见度;通过科技交流,间接促进与国际制药或生物科技公司的实质性合作。

为提升生物技术产业的经济效益,加速基础研究成果商品化,基因组医学计划鼓励学界与业界的互动与合作,使业界即时掌握基因组医学研究的重要进展。为积极促进产学双方合作,与生技制药“国家型”科技计划合作进行“桥接计划”,整理并挑选具有产业发展前景的成果,进行专利及市场分析,进一步协助计划主持人研拟商业模式规划及取得知识产权保护。同时,由医药品查验中心针对研发所需的医药法规提供咨询,以解决商品化过程中所遭遇的问题,推动产业化的进程。

3.计划各阶段的执行结果

基因组医学“国家型”科技计划在致病基因的发现步骤、功能及致病机转的研究、开发疾病的动物模型、基因芯片技术、基因细胞治疗方法、疾病预防方法等方面都取得了明显的成效。

第一期计划的重要成果如下:

(1)砷与移行细胞癌的毒理基因组研究:证据显示二甲基砷酸盐(DMA)可能为膀胱癌的致癌砷种类,且细胞还原能力降低可能和致癌有关;建立体外培养及裸鼠膀胱癌形成模型,发现第九号染色体缺失及第四号染色体增幅现象;和砷代谢有关的砷输送蛋白基因OATP-2、MRP1及MRP2,呈现显著单一碱基多型性区域和膀胱癌相关基因,包括雄激素接受体及血红素氧化酵素-1,显示遗传多形性区域。

(2)肠病毒整合性计划:完成建构第一阶段肠病毒数据库,包含4,000多种从GenBank所收集的肠病毒序列及解析,并建立鉴定肠病毒71型的特异序列比对区域图谱;找出157种寄主易感基因,包括趋化激素接受体、细胞凋亡、干扰素及补体相关途径的基因;于细胞培养中显示可利用RNAi抑制病毒复制;TNF-α启动子的遗传多型性和肠病毒71型的易感有关。

(3)利用核磁共振技术,完成3个幽门螺旋杆菌蛋白质构造研究;建立高效能蛋白质表现系统;建立X光高分子结晶技术;以昆虫细胞─杆状病毒系统表现具活性的幽门螺旋杆菌蛋白质;鉴定出一种幽门螺旋杆菌的酸诱导蛋白质,可促进其生长及活动。

(4)中医药基因组相关研究计划:进行过敏性鼻炎患者中医寒热体质类型与基因及蛋白质表现、中医寒与热性体质实用药对细胞基因表现;收集完成病人相关数据、各种辩证指标记录的统计资料分析,并建立起基因的多样性分析模式。

(5)发现DNA甲基转移酶(DNMT)的过度表现与台湾地区“非小细胞肺癌”有关,且与许多抑癌基因5'CpG island过度甲基化、cytosine突变亦有关。

(6)完成正常人类肝蛋白组图谱的建立,及人类/小鼠胚胎干细胞蛋白组图谱的建立。

(7)基因药物开发完成多项活体外分析系统的建立,包括:重组腺病毒rAd/AGL载体病毒颗粒感染GSDIII病人初级培养细胞的方法、蛋白质转染系统、重组蛋白质AGL在细胞内的功能分析;完成腺病毒活体递送方法的建立与活体内分析系统,确认基因递送方法与递送载体在动物体内组织分布的相关性;并建立了活体内基因转录分析与蛋白质功能分析法,提供基因载体活体递送系统的基盘分析技术。

第二期计划的执行情况

基因组医学“国家型”科技计划第二期的规划延续了第一期的成果,第二期计划的重要成果如下:

(1)重要致病基因、蛋白质的发现

a.药物不良严重反应的基因:包括最常引起台湾人体发生致命药物过敏(史蒂文生琼森症候群)的抗颠痫用药(Carbamazepine)的危险基因,降尿酸药(Allopurinol)引发严重过敏反应的危险基因等。

b. 家族性肝癌的基因:乙型肝炎导致家族性肝癌的连锁相关分析,证实在第4对染色体长臂(4q)上,有1个基因座的LOD score在3.5。

c. 肺炎杆菌的致病基因:发现克雷伯氏肺炎杆菌,它是造成院内泌尿道感染、肺炎感染以及免疫机能不全病患肺炎、败血性休克的常见致病菌,还会造成菌血症,化脓性肝脓疡及脑膜炎等。

(2)关键动物模型的建立:先后建立了肝癌的动物模型、糖尿病致病动物模型、代谢疾病的动物模型、乙型肝炎的土拨鼠及基因转殖鼠模型等。

(3)肝癌、肺癌、高遗传、创新研发、ELSI五组研究成果

a.乙型肝炎病毒的HBx基因参与活化:男性荷尔蒙信息传递路径,经由活化基因的表现,可能增加肝细胞的癌化能力。未来将有可能就此信息传递路径,发现肝癌的重要标靶分子,而应用于临床预防或治疗上。

b.完成台湾肝癌病患(约800例)临床数据及组织样本的合成网创设,提供肝癌研究的共同资源库。

c.完成台湾人体肺癌病患临床数据库、组织、血液检体的收集,提供肺癌相关研究学者的研究共同资源。此外,发现的致病或转移因子,可应用于肺癌诊断、治疗、或预后评估等。

d.抑癌基因HLJ1的发现:抑癌基因(HLJ1)可预测肺癌病人存活及复发,本研究发现可应用于临床检验试剂、药物开发与生物技术服务相关产业。

三、核心研究设施的建设及相关产学合作计划

基因组医学“国家型”科技计划在管理过程中还增加考虑了相关核心设施的统一建设管理,以及促进产学合作。

本计划开始后就规划了相关核心研究设施的建设问题,对研究项目所需购置的高速、贵重仪器进行“整合资源”和“统一管理”,解决了重复购置、人员与管理等问题。为基因组研究所需的核心设施涵盖的领域包括了以下五项:动物疾病模型、表现型鉴定及造影核心设施,临床样品研究与组织库,基础基因组研究设施,蛋白组血与结构基因组研究设施,生物信息核心设施。

在本计划执行过程中,还在产学合作方面特别加以推动。如:符合台湾生物技术产业所需并且具有商品化潜力的技术和产品,包括药品、疫苗、检验试剂、生物医药技术、基因治疗方法、保健食品开发及基因咨询服务等;促进台湾生物技术信息发展的产业;办理产学合作计划的审查及后续项目追踪管理和考核;促进参与产学合作厂商对相关法规与知识产权的了解,利用产学说明会开展产学合作辅导;协助导入核心研究设施至产业界,提高业界的生物技术研发水平;协助推广本计划产生的优秀研究成果,营造学术界与产业界对话机会,扶助研究计划主持人所属机构申请与获得专利,协调与产业界完成技术转让事宜并建立与相关部会的良好合作与互动。

参考文献

[1] 罗勇.台湾科技计划的管理及其特点分析[J].科技管理研究, 2013(22): 38-42

人类基因组计划例9

人类脑计划

2011年9月,在英国召开的一次科学会议上,美国哈佛大学分子遗传学家乔治・丘奇和哥伦比亚大学神经科学家拉斐尔・尤斯特的一份提议引起了广泛关注。该提议内容是:通过合作来开发一些新技术,用于追踪人脑各个区域的活动,最终达到可以测量每一个神经细胞活动的水平。此后,不少科学家开始宣传这项提议,最终引起了美国政府的关注。

2013年初,美国总统奥巴马宣布,美国政府将“推进创新神经技术脑研究计划”(简称“人类脑计划”)。2013年9月,美国国家卫生研究院宣布,在2014财年将重点资助9个人脑研究领域。这是美国推出人类脑计划后,相关政府科研机构首次公布具体研究与实施细节。美国采取“集中力量办大事”的思路,吸纳公立和私营的科研机构共同参与人类脑计划。多家联邦公立机构将为此计划拨款。例如,美国国家科学基金会将提供2000万美元,用于开发分子尺度的探测装置,力争能感知并记录神经网络活动,并通过“大数据”技术增进对人脑思维、情感、记忆等活动的理解。

美国军方也参与其中。美国国防部高级研究项目局计划投入5000万美元,着重开发一系列能捕捉、处理神经元和染色体活动状态的工具,建立相应的信息处理系统和修复机制,以期在士兵遭遇应激压力、脑损伤、记忆损失等问题时协助诊断和治疗。私营机构中的一些相关研究项目也纳入到人类脑计划中,例如,艾伦脑科学研究所每年将提供6000多万美元用于开展探索人脑活动的研究项目。霍华德・休斯医学研究所有一片研究神经网络的科技园区,每年将提供至少3000万美元的资助。

虽然人类脑计划目前由美国科学界主导,但是大多数神经科学家认为,这项研究不可能由美国“吃独食”。就像人类基因组计划当时由美国科学家主导一样,庞大而复杂的人类脑计划最终还得靠中国、英国、日本、德国、加拿大等多国科学家合作完成。

人脑活动图谱

在人类脑计划中,一个核心的内容就是绘制人脑活动图谱(英文简称为BAM)。或许不少人会误解人脑活动图谱就是人脑的三维图像,其实描绘人脑的“外貌”并不困难。人脑活动图谱中最困难的部分是“活动”,主要是“记录每一个神经环路中每一个神经元的每一个锋电位”。也就是说,要记录每个脑部位中各个神经细胞的活动情况。最终完成的人脑活动图谱将展示人脑中每一个神经细胞的活动模式,也会展示何种神经纤维在何时放电,以及各种神经活动是以何种方式同步发生的。

虽然人脑活动图谱名为图谱,但是它不是简简单单的一张图画,而是一个庞大数据库的集合,其中展示了人脑中的各种生物电活动。就像人类基因组图谱一样,人脑活动图谱也十分复杂而深奥,我们是难以看懂的,甚至一些脑科学家也看不懂,因为它其实是一些数据的图示,得借助专门的电脑软件才能“读懂”。人脑活动图谱相当于一个标准,把我们的脑部活动和这个图谱进行对比,就知道我们的所思所想。

目前,科学家只能对人脑活动进行粗略的测量。他们可以通过一些仪器对人脑广阔区域的活动进行探测,或者测量单个或小群的神经细胞的活动。然而,这些仪器扫描人脑生成的是一些模糊的图像,缺乏对细节的描绘。聚焦于单个或小群的神经细胞,倒是能生成相对清晰一些的图像,但是这些图像用途不大,因为人类的思维活动是人脑多个区域共同合作的结果,涉及的神经细胞至少有几千个,复杂一点的思维活动则需要几百万个神经细胞和神经纤维来完成。

正因为目前的人脑扫描方法存在局限性,科学家希望开发出新的方法来直观地展现人脑的活动。这要求新型脑成像技术具有高时间、空间分辨率,并与电子探针、纳米技术等密切结合。绘制人脑活动图谱的方法与绘制人类基因组图谱的方法有些类似,那就是从局部到整体。人类基因组是从单个基因开始,然后延续到一些基因片段,最后连接成整个人类基因组图谱。同样,绘制人脑活动图谱得从神经细胞开始,然后延续到功能区域,最后扩展到人脑乃至整个神经系统。

尽管测绘人类人脑活动图谱是一项更艰巨的任务,但这一巨大的挑战是刺激新工具的研发以及跨学科的科学家通力协作所必需的。丘奇和尤斯特等人认为,人脑活动图谱相关技术的开发将分四个阶段:第一阶段,集中研发新影像工具,可以利用光去穿透脑组织,探测并操控细胞功能;第二阶段,通过利用新一代的电子探针,同时监测和操控大量的细胞;第三阶段,利用最新的纳米技术,对单个神经细胞内的活动进行实时汇报;第四阶段,利用人类基因组计划的相关模式,建立数据分析和共享系统,多国科学家合作绘制出完整的人脑活动图谱。

从动物到人类

由于科学和道德的原因,科学家开始将不会大规模进行人脑活动图谱的研究,而是从一些“模式动物”入手开发新技术,并积累相关研究经验。从科学的层面上来分析,任何科学研究都是循序渐进的,一些低等动物的脑要比人脑简单得多,它们的脑部活动图谱相对容易获得。从道德的层面来分析,新的脑部扫描技术可能存在一些潜在的危害,先对动物进行实验和观察,就可以逐步改进和完善相关技术,最终可以做到没有危害或者危害十分微小,这样应用到人脑扫描时就没有道德风险了。

根据人类脑计划的相关规划,科学家在5年以后才能完成对秀丽隐杆线虫脑部活动图谱的绘制。秀丽隐杆线虫是一种低等动物,它的脑部只有302个神经细胞和大约7000个神经节点。10年之后,科学家预期可以绘制拥有大约13万个神经细胞的果蝇的脑部活动图谱。15年后,预计可以观测更加复杂的斑马鱼的脑部活动,或老鼠脑部皮层中一些区域的活动。从这些规划可以看出,人类脑计划的研究任重而道远,20年内是难以完成对人脑活动图谱的绘制的。

为什么要研究脑部活动

在人类基因组计划实施之前,曾有人认为基因测序是白日梦,然而人类基因组图谱最终绘制成功,令基因科学出现了革命性的进步,也彻底让反对者“闭嘴”了。科学家进行脑科学研究,也是希望人类脑计划能使神经科学的技术发生变革,最终使人类对人脑功能的理解发生革命性变化。

人类基因组计划例10

申明:本网站内容仅用于学术交流,如有侵犯您的权益,请及时告知我们,本站将立即删除有关内容。 美国总统奥巴马于 2013 年 4 月 2 日宣布,2014 财年将编列 1 亿美元研究人类大脑,希望为脑性疾病治疗找到答案。之后,他在白宫会见了听众。

美国前总统里根在1988年提出的人类基因组计划,对整个世界的生物学、医学,乃至生命科学产生了难以衡量的深远影响。奥巴马的科技雄心则在2013年显露——向大脑进发。

这项名为“推进创新神经技术脑研究计划”(下称脑计划)的宏大目标,是奥巴马于2013年4月宣布的,2014财年将编列1亿美元用于研究人类大脑,希望为脑性疾病治疗找到答案,更寄望技术突破能协助美国相关产业进入新阶段。

该计划为白宫科技政策办公室选定的四大具有可实现性的野心挑战之一,其他三个项目为普及化太阳能、侦测小行星对地球的威胁,以及改善发展国家饮用水和出生死亡率。 为何研究大脑

即使大脑研究已超过百年,但是人类对大脑的了解远远不及心脏等其他器官。比如,脑科医生对于一些病人在脑部受损后能奇迹式复原,有些病人却无法恢复,一直无法解答。

脑计划希望掌握大脑运转的奥秘。该计划公布后,一些专家对这种大规模、高经费研究方案的现实性提出质疑,更指出人类基因组计划的成功模式并不能保证脑计划的成功。

由于奥巴马将创造就业机会当成核心任务,脑计划也被赋予如里根总统的人类基因组计划一样的期望。奥巴马在演讲中表示,每在基因组计划投资1美元,就得到140美元的回报。以总投资38亿美元来看,反映在创造工作机会上,医学治疗突破和增加收入的经济效益可达7960亿美元。

美国国家卫生院(NIH)技术发展整合部的法柏博士对《财经》记者解释,现在科学界普遍认为在生物科学领域的研究投资能带来经济效益,获得研究经费补助的大学、医学中心和私人企业必须雇用人员执行研究,更不用说那些最后能商业化的研究结果。不过,现阶段无法预测脑研究计划将为哪个行业带来实际经济利益。

“想象一下,几百万美国人可能在这个领域找到工作。”奥巴马支持这一计划的原因还表达了这一观念,“我不希望下一波新工作浪潮发生在中国、印度或德国,我希望它们就发生在美国。”

作为国家支持的先导性大项目,政府部门如NIH、国防高等研究计划署和国家科学院三个机构皆参与其中。

在美国,部级项目从来不乏民营机构的身影,此次也有四个民间机构投入:微软创办人成立的艾伦脑科学研究所将每年投资6000万美元;霍华德·休斯医学研究所每年投资3000万美元;科维理基金会在未来十年,每年编列400万美元;萨克生物研究学院将投资2800万美元。

尽管如此,对于2014年开始执行的脑计划,许多相关领域的科学家直到计划公布近半年还没有搞清楚状况。参与者加州理工学院专家桃瑞丝就对媒体表示,如何开展这项计划,还没有统一意见。不过,研发新技术和新工具无疑是这项计划的重点。

NIH在2013年最后一个月,终于将奥巴马的脑计划带入实操阶段,其制定了6项大脑测试领域计划,希望以4400万美元资助49个至72个研究计划。只要在如下三个研究目标上有兴趣,就可以申请脑计划资金:由于大脑中有不同类型的细胞,需要开创分类方法,在大脑中创造一个囊括所有细胞的“汇总”;分析更敏感、精确、细致的大脑回路,这需要发展新的工具;能记录和控制大脑中大量神经元的新技术,并将现有记录和控制神经元的技术应用到更大规模的层面。

NIH在2013年底开始邀请科学家申请经费,而且鼓励创新:大多数资金申请人不需要为自己的建议书提供初始数据,这和以往的常规方法有很大不同。美国国家神经疾病和中风研究所主任兰第斯(Story Landis)公开表示,“以往的方式吓跑了很多科学家和评审员,新方式为真正有创新性的想法提供了更大的空间。”

其实早在上世纪90年代,美国、欧洲、日本、中国都提出过脑的十年,但最后不了了之,这比人类基因组计划提出的还早。看到后来基因组计划对医疗等领域科研资金的带动,于是“脑科学家们有点儿坐不住了”,中国军事医学科学院放射与辐射医学研究所研究员张成岗如此分析,大脑研究被重新提出来,核心就是要对人脑的工作原理进行深刻揭示。

脑神经纤维比头发丝还要细小很多,神经纤维由很多突起连接,犹如一棵大树,风起后,每片树叶之间会碰撞,进而传导信号。随着高性能计算、影像学的发展,使得脑内成像更清楚,细微到神经纤维可通过成像技术看见,也就是说,脑神经运动已可以通过影像处理的技术模拟出来。

相较于四肢的神经信息传导,脑研究的意义在于,可以触及到认知决策和思想的核心,而四肢是不会思考的。现实情况是,即使了解清楚脑神经细胞间的连接、互动,要深入到认知、决策层面,还有更多的路要走,这使整个脑计划就像在一片虚无或者说混沌中建立秩序,以至于自奥巴马宣布以来,NIH就组成15名科学家团队召开了多次大型研讨会,但团队将到2014年6月才会提出未来十年的中短期目标,以具体化研究方向。

法柏表示,各联邦研究机构将分别选取研究计划,选取完毕,就会邀请所有入选者举行讨论会,再确认所有人都了解各个方向的研究进度。

脑计划将像人类基因组计划一样,公开分享数据,协助研究人员学习新技术。基因组计划后来扩展为国际合作,英、日、法、德、中、印先后加入,形成了国际基因组测序联盟。目前,脑计划还没有提出任何国际合作。

美国国防部下的联邦机构国防高等研究计划署,计划在未来五年投资7000万美元,其在2013年11月公布的两个计划为:寻求能治疗神经失调的机器和能修复大脑损伤、恢复记忆的无线机器。“美国国防部提供资金支持这个项目,牵扯到动物行为控制。动物间谍、蟑螂的训练等。通过神经控制大脑,实现军事目的,这一点是圈内人都知道的。” 张成岗说。

不过,纽约州冷泉港实验室教授米特拉(Partha Mitra)对《财经》记者表示,美国现在对动物大脑的认识远不足以执行这样的任务。 与脑十年计划的不同

因复杂性和脑疾病治疗的瓶颈,大脑研究不仅令科学家着迷,也让政治人物特别有兴趣。美国前总统布什就曾宣布进入 “大脑十年”,然而并未直接协助发展出突破技术。

脑计划源于一群科学家2011年9月在英格兰举行的一场会议。这群科学家提出为追踪脑内功能性连接,整合并建立大型发展计划,以实现测试“从每个神经元到每个脊髓”的目标。

这群热情的科学家进一步发表了白皮书,接着在2011年9月的会议上向NIH、国家科学院等单位推销,2012年6月六位科学家又联名倡议。

在奥巴马宣布计划后,由于缺乏具体研究目标和时间表,不少科学家质疑计划。美国埃默里大学神经系统科学家斯坦因(Donald Stein)就撰文批评,在联邦经费紧缩时,选定大脑研究又缺乏目标性,并不合理。

虽然科学家大概知道脑的哪个部位管理语言、哪个部位管理行动,但是,“美国脑计划需要更精确的目标,目前的研究就是从形态上了解大脑,功能方面的了解还少。从形态到功能有很长的路要走。比如,大脑区域间的信号如何传导、各细胞间的连接与互动还没有解释清楚。”张成岗说。

在美国,每8个超过65岁的人,就有一个受阿尔茨海默病(AD)影响,85岁及以上则有一半的美国人受此病困扰,总数超过540万人,是美国第六大死因。另外,超过100万美国人患有帕金森氏症。

AD是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病。临床上以记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等全面性痴呆表现为特征,病因迄今未明。帕金森氏症患者则运动迟缓,以及坐位起立困难、发音困难、构音障碍和吞咽困难等。在病程的中晚期,如抑郁、便秘、睡眠障碍、认知损害等可能严重影响患者的生活质量。

“在了解工作原理的基础上解决医学问题,可以推进药物研发,就可能说服国会支持这件事。”张成岗说。根据AD协会2013年预测,病人的医疗和照护费用在2013年达到2030亿美元,到2050年则可能高达1.2万亿美元。这些数据将成为这项计划游说时的最好佐证。

不过,一些专家质疑研究结果是否能让病人实质受惠,而且目前看临床神经专家参与的太少。

对未来临床的应用,斯坦因认为,如果现在目标是建立一个更细致的生物标记协助诊断疾病,“很难质疑这些在基础研究上的投资达不到目标,不能完全否定基础研究发现在五年到十年后转换成高使用技术的可能性”。

该计划最终能获得多少经费支持,也有待关注。目前一亿美元的投资,相比于美国每年投资在神经学几十亿美元的研究实在不是大数字,奥巴马脑计划在米特拉看来激励大家热情的作用超过以往。

大西洋彼岸的欧盟已资助了研究大脑的方案,以10亿欧元投资研发出一个硅胶做成的人脑模型,并将发展出一个模仿脑内运作的超级电脑。欧洲计划负责人Henry Markram对媒体表示,计划的重点在于整合几万名科学家归结出对大脑的认识。对于计划能改善多少治疗态度比较保守。

不过,随着NIH制定出具体研究计划、时间表和预算评估,接着又邀请神经学家进行研讨会定目标等行为,一些科学家的态度有所改变,斯坦因就对《财经》记者表示,该计划主要专注在技术研发,这是美国的长处,最终可能有所突破。

斯坦因认为,现在的计划和原先的脑十年计划存在着区别,后者更像公关活动,只有口号,没有实际的目标和经费。

脑十年是为了解决疾病,比如自闭症、痴呆症等,由于发现大脑过于复杂,后来不了了之。“现在的大脑计划研究思路已经发生了变化,更多依赖影像学,融入信息科学、算法,这些都有可能提高研究成功率,我们看到,包括基因组学在内的这些学科都在依靠技术的进步,而不是靠智力的突破。因此,脑计划只能掀起技术、仪器的革命。”张成岗说。

人类基因组计划例11

改革开放启动以来,我国迈进了一个大国城市化的时代进程之中。近三十五年,我国农村人口已从改革初期的约70%下降到目前的约35%,新城市拔起数量呈现逐年上升趋势。在整个新型城镇化建设过程当中,城市有限的空间里汇聚了越来越多的人口、资源和大型社会组织,相继出现的是一系列人口剧增、住房、交通、市政设施、环境卫生问题。城市规划设计是为这些难题提供解决方案的重要社会智囊,在城市发展中有着举足轻重的地位,可谓“城市要发展,规划是龙头”。

随着党中央、国务院2011年3月印发了《国务院关于分类推进事业单位改革的指导意见》(中发〔2011〕5号)和10个配套文件,我国事业单位改革进入“深水区“。5号文件明确指出,事业单位是经济社会发展中提供公益服务的主要载体,是我国社会主义现代化建设的重要力量,未来将按照政事分开、事企分开和管办分离的要求,以科学分类为基础,以深化体制机制改革为核心,进行事业单位的全面改革。

我国城市规划行业,作为国家、地方政府重要的决策咨询机构,其性质以科研事业单位居多。结合我国社会转型时期新形势、新特点,思考和研究城市规划设计事业单位如何适应改革要求,探索出一条适合自身发展的成功之路,是目前各单位一项非常重要而又紧迫的工作。就事业单位本身而言,它又是专业性人才密集的组织,人力资源管理在事业单位中扮演着重要角色。藉此,思考事业单位改革背景下人力资源危机管理,是应对当前形势的特别有效之举。本文试以城市规划设计事业单位为例,分析事业单位改革历程中,出现的人力资源危机原因、类型及形成机理,以期找到危机的解决之道。

一、事业单位改革的现状及走向

总理在十一届全国人大四次会议《政府工作报告》中明确提出,“按照政事分开、事企分开、管办分开、营利性与非营利性分开的要求,积极稳妥地分类推进事业单位改革”。在此情境下,中央5号文件印发,全面部署了分类推进事业单位改革工作。5号文件对我国目前事业单位改革实践具有指导性纲领作用,堪称是首次将事业单位改革作为整体进行改革的顶层设计(马凯,2012)。

科学的事业单位分类是事业单位改革成功的基础。在对现有事业单位进行摸底、规范清理的基础上,5号文件依据事业单位的社会功能把事业单位划分为承担行政职能、从事公益服务和从事生产经营活动三大类。对承担行政职能的,逐步将其行政职能划归行政机构或转为行政机构;对从事生产经营活动的,逐步将其转为企业;对从事公益服务的,继续将其保留在事业单位序列、强化其公益属性。对于“公益类”事业单位,根据职能任务、服务对象和资源配置方式等情况再细分为两类:不能或不宜由市场配置资源的,划入公益一类;可部分由市场配置资源的,划入公益二类。

从城市规划设计事业单位单个行业分析,目前多数属于差额拨款性质。实际生产经营中,城市规划设计事业单位是偏应用型科研机构,主要通过向政府、企业提供服务获得收入,市场化程度较高。现有城市规划设计事业单位分类改革可能方向有三个:整体转制为公益二类事业单位;整体转制为企业;部分转制为企业,其余转制为公益二类。

二、组织变革中人力资源管理理论回顾

近几年有关组织变革中的人力资源问题研究主要集中在人力资源的哪些特征和表现是组织变革的动力与阻力;员工对于组织变革的不同反映,和其阻碍或者推动变革的真正原因;组织变革对人力资源的影响、人力资源的应对策略;组织变革中需要重点关注的外部环境变化因素。

Piderit(2000)指出,要密切关注员工不同时刻对变革的反应,理解员工对变革的理解非常关键,这有助于实现组织要改变员工对变革的矛盾心态和员工需要尽量减少这种矛盾带来的负面影响之间的平衡。Holman(2000)认为,高参与度和系统方式可以带来更好的业绩。

孟晓斌等(2008)探讨了基于多层次(个体、团队和组织整体)下企业动态能力培养,对于组织变革成功具有关键作用。张鑫、刘洪(2008)提出,人力资源作为一种能动性的、起主导作用的特殊生产要素,参与组织变革并与之协同变革才能保障组织变革获得成功。赵娅(2011)在对国内组织变革中的人力资源管理理论文献进行综述后,提出这一领域的未来研究方向可能是朝向细节化、定量化和信息化发展,以促进组织变革。刘钢、何丹薇(2012)分析了组织变革和竞争对手给企业人力资源管理带来的四类挑战——人力资源管理制度、人力资源部门综合协调能力、中高层管理者的选任和对竞争对手的时刻关注,构建了基于动态竞争战略的人力资源策略响应机制。唐杰、石冠峰(2012)从认知和行为两个维度出发,探析了员工应对组织变革可能使用四种策略,具体为直接面对、计划面对、躲避和空想应对。

三、城市规划设计事业单位改革中人力资源危机的表现形式

1、城市规划设计事业单位中人力资源特点

城市规划设计,是一项融合科技、文化与经济多种知识于一体的高技术含量工作。相比于传统的工商业,在人力资源管理方面具有本行业的鲜明特色:一是战略性。规划设计成果是设计人员的经验积累和技术创意,它以特定的人员和人群为核心展开,需要单位从战略高度对人力资源进行长期的、全面的计划。二是以能力建设为核心。城市规划设计单位的发展动力更依赖于单位人力资本,人力资源建设以员工能力和组织能力为导向。三是开放性。员工作为城市规划设计单位的首要智力资本,可以在合作伙伴、客户乃至竞争对手间相互流动。四是具有强势企业文化内涵。对于高级知识型员工,人力资源管理需要注重人文关怀,以营造一种宽松的工作环境和和谐的团队文化。五是全员性。城市规划设计工作多以项目方式实施,需要团队间“传帮带”,相互学习、交流,密切配合。

2、城市规划设计事业单位中人力资源危机的表现形式

引发城市规划设计事业单位改革过程中人力资源危机的主要因素,包括宏观改革政策、城市规划行业发展态势及单位自身发展战略等。受到这些因素的影响,从组织和个人两个层面看,改革过程中可能出现的人力资源危机有:一是组织层面上,可能发生危机有组织结构危机、人事制度危机、薪酬体系危机和人才流失危机。二是个人层面上,可能出现的危机有员工心理危机、工作效率危机、个人发展危机。

四、城市规划设计事业单位改革中人力资源危机的形成原因和机理

正如前文所述,事业单位改革将会给城市规划设计事业单位带来组织和个人层面的双重人力资源危机。在分析人力资源可能面临的危机情形后,我们需要进一步探讨危机背后的成因,以为解决危机找到出路和方向。本文尝试对现有理论和实践加以提炼、总结,得出了事业单位改革过程中人力资源危机分析框架,具体如图1所示。

讨论以上列举出的七种人力资源危机的形成原因,文章从外部宏观政策、组织环境和组织的人力资源管理实践三个方面着手,明确各种原因如何导致危机产生。

1、外部宏观政策

对于城市规划设计事业单位来说,目前最为重要的宏观政策是事业单位分类改革以及与之相呼应的事业单位岗位设置和绩效工资改革。事业单位本身一向被认为是“铁饭碗”,而今事业单位分类改革可能会让一部分“事业人”转为手捧“瓷饭碗”。在改革的不确定时期,“事业人”面临关于自身前途和职业生涯忧虑,无疑将会在心理上受到不小的冲击。这可能引起“前路犹未可知,何来心情工作”等消极情绪在事业单位蔓延。转型时期,年轻员工与老员工对待改革的态度往往迥异,年轻员工对于事业单位是否改制为企业,可能因为工作忙碌无暇顾及或者关注度较低;而事业单位的老员工可能已经是单位技术骨干或领导层,因年龄原因期望稳定、不太愿意放弃事业单位身份,所以改革中心理波动或精神压力会较大。Piderit研究证实,变革中要关注不同员工的反应,这会对变革成功十分关键。

2、组织环境

组织环境,主要包含行业竞争环境、组织构型、组织战略和企业文化四个要素。从行业竞争视角来看,城市规划设计行业处于变革的历史时期,部分传统单位正收缩规模、部分强者则逆势扩张,行业发展两极分化已现端倪,未来行业“马太效应“仍将加剧,行业市场化趋势明显。事业单位改革出台后,已有不少事业单位人才出现大量流失现象。外资设计机构或民营设计机构经营灵活、管理理念先进、发展空间大、薪酬高等优势已吸引了不少事业单位设计人才流进,事业单位人才流失危机凸显。从组织构型来看,目前城市规划设计事业单位多以群体领导、纪委监督形式,自上而下设计的矩阵式组织结构。这种组织结构优点在于运营便捷、协作方便、项目质量有保证,但也存在结构缺陷——所有者缺位、领导者权责易重叠并产生冲突。从组织战略视角来看,现有城市规划设计事业单位面临“留守公益事业”或“转企改制”两难选择,单位战略需要相应作出调整,这一时期战略调整如若不能顺利执行,将引起员工效率危机。从企业文化视角分析,城市规划设计事业单位原先企业文化如果未融合自学习、不断自我组织再造等构成要素,将难以面对改革的大环境和越来越激烈的市场竞争。

3、人力资源管理实践

事业单位改革给事业单位带来的危机主要有两方面:人事制度危机和薪酬体系危机。当前,城市规划设计事业单位的人事制度与政府组织相似,人事选聘选用上没有一套适应市场的人力资源工作规划、招聘与配置、培训与开发、绩效管理、薪酬管理体制。同时,在人力资源管理实践方面,城市规划设计事业单位还可以引入组织职业生涯管理,实现将组织目标与员工个人目标相协调耦合,解决组织中员工发展问题。

五、结语

本文具体阐述了城市规划设计事业单位改革及其他内外部因素可能造成的人力资源危机,分析其形成机理。未来研究可以在本文基础上,从改革政策、组织战略、组织结构、组织人力资源管理制度、企业文化等多角度切入,探寻人力资源危机的破解之道。我们知道城市规划设计事业单位改革大幕已然拉开,但它不仅仅只会给这一行业发展带来困难和挑战。如果这次事业单位改革顺利推进,城市规划设计行业必将迎来一个新的春天。

【参考文献】