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SyndromeinHongKong醫(yī)療資料探勘研討報(bào)告

何謂基因基因定序SARS基因定序

Opinion

Results醫(yī)療資料探勘研討報(bào)告(一)何謂基因基因是細(xì)胞核內(nèi)染色體上一段“有意義”的DNA(去氧核醣核酸)序列所謂"有意義"DNA，是指這段DNA可經(jīng)由轉(zhuǎn)錄(Transcribe)和轉(zhuǎn)譯(Translate)的過程，形成特殊序列的氨基酸(AnimoAcid)完整序列的氨基酸就是大家常聽到的蛋白質(zhì)DNA是由四種鹼基(bases)所構(gòu)成，分別由A、T、G、C所代表DNA是雙股螺旋結(jié)構(gòu)，上下兩股必須對(duì)應(yīng)，而對(duì)應(yīng)的規(guī)則是A配T，G配C基因組是組成內(nèi)含生命指令的去氧核醣核酸（ＤＮＡ）的基因組合人體內(nèi)約有三十一億二千萬(wàn)對(duì)鹼基，構(gòu)成三萬(wàn)五千到四萬(wàn)個(gè)基因基因是由「鹼基對(duì)」構(gòu)成的群組，每個(gè)基因就是構(gòu)成一個(gè)生命的單一指令有缺陷的基因會(huì)導(dǎo)致各種疾病人體估計(jì)有八萬(wàn)到十二萬(wàn)個(gè)基因存在於廿三對(duì)染色體當(dāng)中，是決定遺傳特徵的基本單位每一個(gè)基因都代表一組建構(gòu)生物個(gè)體的遺傳訊息，並透過A、G、T、C四種密碼序列組合，製造特定結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，來(lái)執(zhí)行複雜的生物功能估計(jì)人類共有三十億個(gè)遺傳密碼序列，只要全部解讀出來(lái)，就可知道構(gòu)成人體的基因是什麼，並進(jìn)而建構(gòu)人體藍(lán)圖的每一細(xì)節(jié)人類有廿三對(duì)染色體、約卅億鹼基對(duì)（鹼基對(duì)是基因組成的基本單位）定序方式是把染色體打成每片約含三千五百鹼基對(duì)的碎片，讀取碎片兩頭五百到一千鹼基對(duì)，進(jìn)行比對(duì)若在不同碎片讀到完全一樣序列，就把一樣的地方重疊後，將兩段碎片接起來(lái)，逐步排列出完整基因序列米色雙螺旋代表雙股鹼基彩色橫條紋代表連結(jié)兩對(duì)應(yīng)鹼基的氫鍵每十對(duì)鹼基的DNA會(huì)剛好旋轉(zhuǎn)360度並不是這1,700對(duì)的DNA都會(huì)表達(dá)出來(lái)只有我們用黃色部份表示的DNA大約400對(duì)會(huì)被表達(dá)而經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯的過程，形成如下所示的胰島素氨基酸序列:MALWMRLLPLLALLALWGPDPAAAFVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYT

TPKTRREAEDLQVGQVELGGGPGAGSLQPLALEGSLQKRGIVEQCCTSICSLYQ

LENYCN未被表達(dá)出來(lái)的基因序列並非毫無(wú)作用它們負(fù)責(zé)調(diào)控基因表達(dá)的強(qiáng)弱、時(shí)機(jī)等等例如在人體內(nèi)每一個(gè)細(xì)胞的胰島素基因都完全相同，可是，只有胰臟裏的蘭氏小島裏的β細(xì)胞能夠?qū)嶋H產(chǎn)生胰島素主要原因就是在其他細(xì)胞(包括剛才例中的外皮細(xì)胞)內(nèi)，胰島素的基因表達(dá)是OFF，而在β細(xì)胞是ON。人類中的DNA有99.9%都相同。不論是愛因斯坦還是比爾蓋茲，都有同樣14萬(wàn)個(gè)左右的基因，位於23對(duì)染色體上的固定位置。剩下的0.1%的差異，雖然比率很小，可是人有30億對(duì)鹼基，0.1%的變化也代表了多達(dá)3百萬(wàn)不同的排列組合，影響每個(gè)人所遺傳的各種特性，例如膚色、眼睛的顏色、身高、個(gè)性及智力等。人和黑猩猩的DNA只有1%到2%的不同而已科學(xué)家可以由基因的相似度和差異度去探討生物種類之間的演化關(guān)係細(xì)胞生物例如酵母菌和人之間仍存在許多非常相似的重要的基因，因此藉由研究這些基因在酵母菌內(nèi)的作用，來(lái)推論這些基因在人體內(nèi)的功能每個(gè)人的「基因」不同，DNA控制每個(gè)人的遺傳特性，解碼之後，知道人體有30多億個(gè)位點(diǎn)，每個(gè)位點(diǎn)有四種可能（A、G、T、C）在不同的人體上，DNA差異約有千分之一，但是DNA差異分為很多種有單一位點(diǎn)差異（SNP）片段重覆次數(shù)不同的差異等，但是SNP的比重最大，占所有DNA差異的九成以上個(gè)體化醫(yī)療就是在這樣的趨勢(shì)下產(chǎn)生每個(gè)人的DNA不一樣，所以外貌、體質(zhì)不同，適合的藥物也不同，基因解碼後，提供了「量化」基因差異的技術(shù)基礎(chǔ)基因定序由於基因組是建構(gòu)生物個(gè)體的藍(lán)圖，因此要完全瞭解一個(gè)生物個(gè)體中所有的生命現(xiàn)象其先決條件就是要知道這個(gè)生物個(gè)體中基因組所有的DNA核序列從七○年代開始，科學(xué)家們就汲汲於追求對(duì)某些簡(jiǎn)單生物基因的完全定序最早基因被完全定序的生物是一種叫作?×174的噬菌體噬菌體的基因全部只有5,386個(gè)鹽基對(duì)（base-pair）一九七七年英國(guó)劍橋大學(xué)的Sanger教授首先完成它的基因定序一九八二年，Sanger教授又完成了一個(gè)比較大的基定序（共有4萬(wàn)8千個(gè)鹽基對(duì)），叫作λ噬菌體的基因定序隨後陸續(xù)有一些更大的基因組，像巨細(xì)胞病毒（Cytomegalovirus,23萬(wàn)個(gè)鹽基對(duì)）、天花病毒（smallpox,18萬(wàn)6千個(gè)鹽基對(duì)）、粒線體（mitochondria,18萬(wàn)7千個(gè)鹽基對(duì)）和葉綠體（Choloroplast,12萬(wàn)1千個(gè)鹽基對(duì)）等的基因被完全定序基因研究歷史人類基因組解碼計(jì)劃(HumanGenomeProject，又稱為基因組定序計(jì)劃)是基因科學(xué)領(lǐng)域至今最龐大的合作研究計(jì)劃基因組計(jì)劃主要的目標(biāo)，是解讀構(gòu)成人類二十三對(duì)染色體所記錄的鹼基(nucleotide)並尋找出多達(dá)十四萬(wàn)各別基因(gene)的位置及功能計(jì)劃最早的構(gòu)想始於八十年中期在學(xué)術(shù)界廣泛的研議後美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生院(NationalInstitutesofHealth)為首的機(jī)構(gòu)，開始進(jìn)行解碼計(jì)劃的組織和草案基因組解碼計(jì)劃的第一階段定位於原始的基因定序所謂基因定序，就是找出每一個(gè)DNA(去氧核醣核酸)中，由四種鹼基A、T、C、G所組成的遺傳密碼排序目前所知，人類的二十三對(duì)染色體當(dāng)中，由A、T、C、G兩兩配對(duì)的鹼基排列，總共超過了七十兆種目前為止，以美國(guó)為首和英、德、法、日等十五個(gè)國(guó)家，超過六十個(gè)各別的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，正分工進(jìn)行鹼基的定序工作在官方及學(xué)界的支持下，這項(xiàng)國(guó)際性的基因定序工作的初步目標(biāo)，預(yù)定將在1998-2003內(nèi)達(dá)成初稿在2000年就已經(jīng)出來(lái)了由於計(jì)劃的時(shí)程不斷地超前，以及相關(guān)生化，工程和電腦技術(shù)的進(jìn)步負(fù)責(zé)總單位美國(guó)國(guó)家人類基因研究院(NationalHumanGenomeResearchInstitute)，對(duì)於基因組計(jì)劃的進(jìn)度和目標(biāo)，先後修改了兩次在一九九O年最初的規(guī)劃中，基因定序的工程估計(jì)要花費(fèi)十五年以上，而主持單位只打算集中相關(guān)的研究資源投入重點(diǎn)目標(biāo)在一九九三年和九八年，基因組計(jì)劃的目標(biāo)分別被擴(kuò)大和增加最新的章程不僅包函了原始的基因定序，還新增了對(duì)於各基因組在染色體上的區(qū)分和定位，並且還有多項(xiàng)研究試圖要了解它們所扮演的遺傳密碼的內(nèi)容為了推動(dòng)和加速多達(dá)三十億人類鹼基的解碼，美國(guó)政府於一九九七年開放了原本只允許官方和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)參與的政策由於先進(jìn)國(guó)家目前對(duì)於人體相關(guān)的研究都極為敏感，在道德和規(guī)範(fàn)並未達(dá)到多方的共識(shí)之前，這項(xiàng)新的政策，如同所預(yù)期的，引起了極多的爭(zhēng)議在新政策的支持下，美國(guó)民間以及私人的機(jī)構(gòu)得以發(fā)展人體基因的定序研究，並擁有解碼基因的使用和專利權(quán)在眾多投入基因定序的廠商中，美國(guó)基因科技大廠-賽勒拉(CeleraGenomics)生物科技公司為其中的佼佼者Celera公司是美國(guó)生技大廠鉑金埃爾默(PerkinElmar)公司轉(zhuǎn)投資的子公司之一這兩家生技公司因在1997年宣佈合作，並預(yù)定在2001年共同完成人類基因組解碼計(jì)劃而轟動(dòng)全球Celera與PE公司預(yù)定的基因組定序計(jì)劃進(jìn)度，比美國(guó)聯(lián)邦政府提前四年，而且只須花費(fèi)三到四點(diǎn)五億美元的預(yù)算，相當(dāng)於美國(guó)政府為完成基因解碼計(jì)劃所編列經(jīng)費(fèi)的十五分之一塞雷拉基因公司已於2000年４月完成所有人類基因組的編碼但由於政治力量的介入，商業(yè)利益與股價(jià)的考量加上和人類基因組研究院的爭(zhēng)執(zhí),塞雷拉和人類基因研究署代表共同在美國(guó)總統(tǒng)克林頓的安排下,於2000年６月27日在白宮共同宣佈人類基因組計(jì)劃的初步完成雖然如此,直到西元兩千年底，美國(guó)政府主導(dǎo)的人類基因組研究院實(shí)際上只完成了人類基因百分之二四點(diǎn)一的排列編碼，和百分之六十七未經(jīng)排列的草碼,剩下尚有百分之十三並未解讀相對(duì)比較，塞雷拉已完成了三個(gè)版本的人類基因圖譜，涵蓋了百分之九十九點(diǎn)九的人類基因內(nèi)容人類基因體解讀計(jì)畫「人類基因體解讀計(jì)畫」於是在一九八六年公開露面為了分?jǐn)傎M(fèi)用及節(jié)省時(shí)間，於是出現(xiàn)國(guó)際人類基因定序聯(lián)盟，由美、英、德、法、日及大陸等六國(guó)（通稱G6）共同分?jǐn)傔M(jìn)行基因定序工作臺(tái)灣在陽(yáng)明大學(xué)及榮民總醫(yī)院團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)解讀一千萬(wàn)個(gè)密碼序列人類基因體定序在歷史上只有一次機(jī)會(huì)，只要某個(gè)國(guó)家做出定序，其他人再公布就沒有任何意義了榮陽(yáng)團(tuán)隊(duì)榮陽(yáng)團(tuán)隊(duì)主要是由一群來(lái)自榮總與陽(yáng)明大學(xué)的研究人員組成，目前約有五十名成員雖然一直到二○○○年，才對(duì)外界喊出「榮陽(yáng)團(tuán)隊(duì)」這個(gè)名號(hào)但是早在一九七七年，榮陽(yáng)團(tuán)隊(duì)就開始進(jìn)行與人類肝癌有關(guān)的第四號(hào)染色體定序工作臺(tái)灣榮民總醫(yī)院與陽(yáng)明大學(xué)組成的榮陽(yáng)團(tuán)隊(duì)，參與完成第四對(duì)染色體基因鹼基定序臺(tái)灣人類基因抗體庫(kù)臺(tái)大醫(yī)院也正籌備國(guó)內(nèi)第一座人類基因抗體庫(kù)，將於今年底完成目前已知人類抗體種類約有一百億種資料庫(kù)的建立除了可以預(yù)測(cè)國(guó)外疫苗的準(zhǔn)確度，更能針對(duì)登革熱等慢性病毒疾病，進(jìn)行基因療法臺(tái)大醫(yī)院已經(jīng)完成臺(tái)灣本土B型及E型愛滋病毒的基因定序工作，並與國(guó)外的愛滋病基因序列進(jìn)行比對(duì)人類基因解碼草圖公布後，包括工研院生醫(yī)工程中心、臺(tái)灣基因公司及榮陽(yáng)團(tuán)隊(duì)等研究團(tuán)體與基因公司都認(rèn)為，這將為臺(tái)灣帶來(lái)發(fā)展基因資訊，以及基因晶片產(chǎn)業(yè)的機(jī)會(huì)在臺(tái)灣的基因資訊與晶片廠商的規(guī)模有限下，業(yè)者最需要的，就是政府應(yīng)運(yùn)用國(guó)家的力量，出面取得基因定序資料的授權(quán)，進(jìn)而再轉(zhuǎn)授權(quán)給臺(tái)灣的生技業(yè)界應(yīng)用，不要讓臺(tái)灣的生技業(yè)者輸在起跑點(diǎn)上工研院生醫(yī)工程中心主任李鍾熙指出，全球基因定序工作完成後對(duì)於基因定序資料的檢測(cè)與分析工作運(yùn)用這些所得到的檢測(cè)與分析資料，作為開發(fā)生物的基因晶片、新藥或者從事基因治療使用SARS基因定序根據(jù)國(guó)際衛(wèi)生組織WHO的菌種培植和基因檢定結(jié)果証實(shí)造成SARS疫情的輪狀病毒(coronavirus),是一種從未在人體和動(dòng)物上被發(fā)現(xiàn)的嶄新形態(tài).由於已確認(rèn)的蛋白及RNA序列明顯的與流感病毒(Influenza)和先前懷疑的反轉(zhuǎn)錄病毒(retrovirus)不同基因以單一長(zhǎng)條,且不需經(jīng)由反轉(zhuǎn)錄酵素(reversetranscriptase)的方式在宿主體內(nèi)增生,所以可以在極短的潛伏期內(nèi)發(fā)病,也不易突變WHO也公佈了檢驗(yàn)SARS病毒用途的聚合酵素連鎖反應(yīng)(PCR)探針序列(primers),以供全球?qū)嶒?yàn)室作病原體的篩檢BNIoutS/BNoutAs:senseATGAATTACCAAGTCAATGGTTACantisenseCATAACCAGTCGGTACAGCTAC(FraGmentlenGth195bp)BNIinS/BNIAs:senseGAAGCTATTCGTCACGTTCGantisenseCTGTAGAAAATCCTAGCTGGAG(Fragmentlength110bp)SAR1s/SAR1as:senseCCTCTCTTGTTCTTGCTCGCAantisenseTATAGTGAGCCGCCACACATG(Fragmentlength150bp)

Opinion

基因定序完成會(huì)帶來(lái)無(wú)限商機(jī)了解遺傳密碼的序列後接下去就要進(jìn)一步探索序列背後代表的意義即每一組密碼攜帶的遺傳功能及其多樣性。了解每個(gè)人遺傳資訊的多樣性，可發(fā)展預(yù)防醫(yī)學(xué)得知不同人生病的機(jī)率及型態(tài)，及對(duì)藥物的反應(yīng)Opinion將來(lái)也可利用基因晶片的檢查，在出生時(shí)就得知以後可能有的遺傳風(fēng)險(xiǎn)，並據(jù)以設(shè)計(jì)適合的生活型態(tài)，當(dāng)成終身依循的準(zhǔn)則從基