인간 게놈 프로젝트 연구

1, 생명 과학 산업의 형성

게놈 연구는 제약, 생명기술, 농업, 식품, 화학, 화장품, 환경, 에너지, 컴퓨터 등의 산업과 밀접한 관련이 있기 때문에, 더 중요한 것은 게놈 연구가 거대한 생산성으로 전환될 수 있다는 것입니다

세계의 몇몇 대형 제약그룹은 이미 게놈 연구소를 설립하는 데 투자했다. Ciba-Geigy 와 Ssandoz 는 공동으로 노바티스를 설립하고 2 억 5 천만 달러를 투자하여 게놈 연구를 진행했다. 스미스 클라인은 6543.8 달러+0 억 2500 만 달러를 들여 시퀀싱을 가속화하고 25% 의 약물 개발 프로젝트를 게놈학에 세웠다. 그랜소 위콘은 게놈 연구에 4700 만 달러를 투자하여 연구원의 수를 두 배로 늘렸다.

대형 화공 기업들이 생명과학 산업으로 전환하고 있다. 맹산도는 일찌감치 1985 부터 생명과학산업으로 전향하기 시작했다. KLOC-0/997 까지 이 회사는 생명공학 및 게놈 연구에 66 억 달러를 투자했습니다. 1998 년 4 월 듀폰은 생명과학을 비롯한 3 대 산업단위로 재편되었다고 발표했다. 1998 년 5 월, 회사는 에너지 회사인 Conaco 를 포기하고 생명과학회사로 전환한다고 발표했습니다. 다우 케미컬 컴퍼니는 예래회사 주식의 40% 를 9 억 달러로 매입해 곡물과 식품 연구에 종사한 뒤 생명과학회사를 설립했다. 헤스터는 기초화학품 부서를 팔아 생명기술과 제약에 투자했다.

전통적인 농업과 식품 부문도 생명기술과 제약 분야에 융합되는 추세를 보이고 있다. Genzyme Transgenics 에서 재배한 유전공학 양은 고산항트롬빈 ⅲ, 양 떼의 효소 생산량은 투자 1. 1.5 억 달러의 공장 생산량에 해당한다. 유전자 변형 동물의 의약품 생산 비용은 대규모 세포 배양의 10 분의 1 로 추산된다. 일부 회사들도 대학원생을 위해 골다공증에 내성이 있는 곡물을 생산하고 있으며 유전자 조작 식품을 대규모로 생산하고 가공하고 있다.

에너지, 광업, 환경공업도 분자 수준에서 게놈 연구에 집중하고 있다. 예를 들어 메탄균을 생산하는 것은 새로운 에너지로 쓰인다. 내방사구균 (Deinococcus radiodurans) 은 방사성 물질의 오염을 제거하고 tod 유전자를 옮긴 후 높은 방사선 환경에서 다양한 유해 화학 물질의 오염을 제거할 수 있는 내방사성 세균이다.

2. 기능 유전체학

인간 게놈 프로젝트의 전반적인 발전 추세는 어떻습니까? 한편, 구조유전체학은 유전지도와 물리지도를 성공적으로 만든 후 염색체의 완전한 핵산 서열지도를 완성하는 목표를 향해 나아가고 있다. 반면에, 기능 유전체학은 이미 일정에 올랐다. 인간 게놈 프로젝트는 이미 구조 게놈학에서 기능 게놈학으로의 전환과 전환 과정에 들어가기 시작했다. 기능 유전체학 연구에서 가능한 핵심 문제는 게놈 표현과 조절, 게놈 다양성, 모델 생물의 게놈 연구 등이다.

⑴ 게놈 발현 및 조절

1) 유전자 전사 발현 프로파일 링 및 그 조절

한 세포의 유전자 전사와 표현 수준은 그 유형, 발육 단계, 반응 상태를 정확하고 특이하게 반영할 수 있으며, 기능 유전체학의 주요 내용 중 하나이다. 모든 유전자의 표현을 종합적으로 평가하려면 1 복사/세포보다 작은 정량감도 수준을 가진 새로운 도구 체계를 구축해야 하며, 정성감도는 오려내기 방식을 구분하고 개별 세포를 감지할 수 있는 능력을 달성해야 한다. 최근 몇 년 동안 개발 된 DNA 마이크로 어레이 기술 (예: DNA 칩) 은이 목표를 달성 할 수있게했습니다.

유전자 전사 및 표현에 대한 연구는 전체 게놈 표현의 데이터를 얻기 위해서뿐만 아니라 수학 클러스터 분석으로도 사용됩니다. 관건은 전체 발육 과정이나 반응 경로를 통제하는 유전자 표현 네트워크를 분석하는 메커니즘이다. 인터넷의 개념은 생리와 병리 조건 하에서의 유전자 표현 조절에 매우 중요하다. 한편, 대부분의 세포에 있는 유전자의 산물은 다른 유전자의 산물과 상호 작용합니다. 한편, 발육 과정에서 대부분의 유전자 산물은 여러 시공간에 걸쳐 그 기능을 발휘하여 다효성 유전자 표현을 형성한다. 어떤 의미에서, 각 유전자의 표현 패턴은 그 조절 네트워크의 배경에서만 진정한 의미를 갖는다. (알버트 아인슈타인, 유전자명언) 마우스 배아의 높은 처리량 in situ hybridization 기술을 확립 할 필요가있다.

2) 프로테오믹스 연구.

단백질의 조직학 연구는 전체 수준에서 단백질의 수준과 손질을 연구하는 것이다. 현재 표준화되고 자동화된 2 차원 단백질 젤 전기 수영 시스템을 개발하고 있다. 먼저 자동화 시스템으로 인체 세포의 단백질을 추출한 다음 색보계로 각 부분의 단백질을 부분적으로 분리한 다음 스펙트럼으로 분석해 단백질 데이터베이스에서 특징 분석을 통해 생성된 폴리펩티드를 확인한다.

프로테옴 연구의 또 다른 중요한 내용은 단백질 상호 관계의 카탈로그를 만드는 것이다. 생물학적 거대 분자 간의 상호 작용은 생명 활동의 기초를 형성한다. T7 파지 (55 개 유전자) 에서 게놈 성분을 조립하는 상세도를 성공적으로 달성했다. 어떻게 모델 생물 (예: 효모) 과 인간 게놈 연구에서 자동화 방법을 확립하고 다른 생화학 경로를 이해하는 것은 논의할 만한 문제이다.

3) 생물 정보학의 응용

현재, 생물 정보학은 유전자 발견과 예측에 광범위하게 적용되었다. 그러나, 더 중요한 것은 생물 정보학을 이용하여 유전자의 단백질 산물의 기능을 발견하는 것이다. 점점 더 많은 단백질 코딩 단위가 패턴 생물에서 확인되고 있는데, 이는 의심할 여지 없이 유전자와 단백질의 동족관계와 가족의 분류를 찾는 데 매우 가치 있는 정보를 제공한다. 한편, 생물정보학의 알고리즘과 절차도 끊임없이 개선되어 1 급 구조뿐만 아니라 추정된 구조에서 동원관계를 찾을 수 있게 되었다. 그러나 컴퓨터 시뮬레이션에서 얻은 이론적 데이터는 실험을 통해 검증되고 수정되어야 합니다.

⑵ 게놈 다양성 연구

인간은 다형성의 집단이다. 생물학적 특성과 질병에 대한 감수성과 저항성의 차이는 진화 과정에서 게놈이 내외 환경과 상호 작용하는 결과를 반영한다. 인간 게놈 다양성에 대한 체계적인 연구는 인류의 기원과 진화, 생물의학을 이해하는 데 큰 영향을 미칠 것이다.

1) 인간 DNA 재 시퀀싱을 수행합니다.

인간의 첫 번째 게놈 시퀀싱이 완료되면 다양한 인종과 집단의 시퀀싱과 정교한 유전자형 열풍이 나타날 것으로 예상된다. 이 자료들을 인류학과 언어학의 자료와 결합하면 인류 역사와 그 자체의 특징을 더 잘 이해할 수 있도록 전 인류의 데이터베이스 자원을 만들 수 있을 것이다. 또한 게놈 다양성 연구는 질병 게놈학의 주요 내용 중 하나가 될 것이며, 집단유전학은 생물의학 연구의 주류 도구가 될 것이다. 게놈 수준에서 고혈압, 당뇨병, 정신분열증과 같은 흔한 다변량 질병과 관련된 유전자와 암 관련 유전자를 대규모로 다시 서열화할 필요가 있다.

2) 다른 생물을 시퀀싱한다

서로 다른 진화 단계에 있는 생물에 대한 체계적인 비교 DNA 시퀀싱은 35 억 년 동안의 생명진화사를 밝혀낼 것이다. 이러한 연구는 상세한 계통 발육 나무를 그릴 수 있을 뿐만 아니라 진화 과정에서 가장 중요한 변화의 시간과 특징 (예: 새로운 유전자의 출현과 전체 게놈의 복제) 을 보여 줄 수 있다.

다른 생물에서 유전자 서열 된 보수성을 이해하면 유전자와 그 제품의 기능을 제한하는 요인을 효과적으로 이해할 수 있습니다. 시퀀스 다양성에 대한 연구는 자연 다양성의 기초를 이해하는 데 도움이 된다. 서열 변이와 다른 생물 간의 유전자 표현의 시공간적 차이 사이의 상관관계를 확립하면 유전자의 네트워크 구조를 밝히는 데 도움이 될 것이다.

⑶ 모델 생물학 연구를 실시하다.

1) 비교 게놈 연구

인간 게놈 연구에서 모델 생물의 연구는 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 모델 생물의 게놈 구조는 비교적 간단하지만 핵심 세포 과정과 생화학 경로는 대체로 보수적이다. 본 연구의 의미는1"대규모 시퀀싱, 대규모 표현 스펙트럼 테스트, 대규모 기능 필터링 등 새로운 관련 기술을 개발하고 테스트하는 데 도움이 됩니다. 2) 비교와 검증을 통해 게놈의 진화를 이해하고 인간 게놈의 구조와 기능을 빠르게 이해할 수 있다. 3) 모델 생물 간의 비교 연구는 유전자 표현 메커니즘을 명확히 하는 중요한 단서를 제공한다.

현재 게놈의 전체 구조에 대한 지식은 주로 패턴 생물의 게놈 서열 분석에서 나온다. 서로 다른 종간 유전자 조절 서열에 대한 컴퓨터 분석을 통해 일정한 비율의 보수 핵심 조절 서열이 발견되었다. 이러한 순서에 따라 설정된 표현 패턴 데이터베이스는 유전자 조절 네트워크를 해독하는 데 필요한 조건을 제공한다.

2) 기능 결핍 돌연변이 연구

유전자 기능을 확인하는 가장 효과적인 방법은 유전자 표현이 차단된 후 세포와 전신의 표현형 변화를 관찰하는 것일 수 있다. 이와 관련하여 유전자 녹아웃은 특히 유용한 도구이다. 현재. 효모, 선충, 초파리의 대규모 기능 유전체학 연구가 국제적으로 실시되었는데, 그중 이스트가 가장 빠르게 진행되고 있다. 이를 위해 유럽에 오로팬 (Eurofan) 을 전문적으로 설립했다. 미국, 캐나다, 일본도 비슷한 계획을 내놓았다.

선충과 초파리 게놈 서열이 완성됨에 따라 앞으로 이 두 생물에 대해 비슷한 연구가 진행될 가능성이 있다. 일부 돌연변이 균주와 기술 체계가 확립되면 단일 유전자 기능을 연구하는 효과적인 수단이 될 뿐만 아니라 유전자 중복, 유전자 간 상호 작용 등 심층적인 문제를 연구할 수 있는 토대를 마련할 수 있다. 쥐는 포유류의 전형적인 모델 생물로서 기능 유전체학 연구에서 특별한 역할을 한다. 동원재조합 기술은 쥐 체내의 어떤 유전자도 파괴할 수 있지만, 이 방법의 단점은 비용이 높다는 것이다. 점 돌연변이, 누락 돌연변이 및 삽입 돌연변이로 인한 무작위 돌연변이는 또 다른 가능한 방법입니다. 인간 세포에는 반의과뉴클레오티드와 핵효소가 유전자 표현을 순간적으로 차단하는 시스템을 구축하는 것이 더 적합할 수 있다. 단백질 수준의 제거는 유전자 기능을 설명하는 가장 강력한 수단일 수 있다. 사람들은 결합 화학 방법을 통해 화학 제거 시약 생산을 통해 각종 단백질을 활성화 또는 비활성화할 것으로 기대하고 있다.

결론적으로, 모델 생물 게놈 프로젝트는 인간 게놈 연구에 많은 정보를 제공한다. 미래 모델 생물의 연구 방향은 인간 게놈에 있는 85438+ 백만 개의 코드화된 유전자 중 대부분을 알려진 생화학 기능을 갖춘 다성분 핵심 메커니즘으로 바꾸는 것이다. 효소는 인간의 진화 보수성의 핵심 메커니즘이며, 그들의 문란함이 질병을 일으키는 각종 방식에 대한 지식은 인류 자체에 대한 연구에서만 나온다.

기능 유전체학의 연구를 통해 인류는 결국 어떤 진화 메커니즘이 실제로 발생했는지를 이해하고 진화 과정의 새로운 잠재력을 고려할 수 있게 될 것이다. 발육 문제를 해결하는 새로운 방법은 단백질 기능 영역과 조절 순서를 결합하여 새로운 유전자 네트워크와 형태 발생 경로를 구축하는 것일 수 있다. 즉, 미래의 생물 과학은 생물체가 어떻게 형성되고 진화되었는지를 이해할 수 있을 뿐만 아니라, 새로운 물체를 만들 수 있는 잠재력도 만들어 낼 수 있습니다. 이 계획은 인류 과학사에 새로운 이정표를 세웠다! 이것은 세상을 바꾸고 인간의 삶에 영향을 미치는 위업이다. 시간이 지날수록 그것의 중대한 의의가 점점 더 분명해질 것이다.

인간 게놈 프로젝트의 Serreira 인간 게놈 프로젝트

1998 년 국제 인간 게놈 프로젝트 (이하 "국제 프로그램") 가 시작된 지 8 년 후, 미국 과학자 크레이그 벤터 (Craig Venter) 가 Serreira Genomics 라는 작은 사설회사를 설립하여 자신을 전개했다 이 회사는 국제 인간 게놈 프로젝트에 비해 더 빠른 속도와 적은 투자 (3 억 달러, 국제 프로젝트의 10 분의 1 에 불과함) 로 완성하기를 희망하고 있다. Serreira 게놈의 또 다른 프로젝트는 인간 게놈 프로젝트의 좋은 일로 여겨진다. Serreira 게놈의 경쟁으로 인해 국제 인간 게놈 프로젝트가 전략을 개선하고 작업 과정을 더욱 가속화하여 인간 게놈 계획을 앞당겨 완성할 수 있게 되었기 때문이다.

Serreira 는 더 빠르고 위험한 기술, 전체 게놈 총법 시퀀싱을 채택했다. 새 사격법 시퀀싱의 아이디어는 게놈을 수백만 개의 DNA 단편으로 쪼개고 어떤 알고리즘으로 단편의 시퀀스 정보를 다시 통합하여 전체 게놈 서열을 얻는 것이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언) 이러한 방법의 효율성을 높이기 위해 시퀀싱과 단편정보 통합은 1980 년대에 자동화되었습니다. 이 방법은 600 만 개의 염기쌍을 서열화하는 세균 게놈에 사용되었지만, 인간 게놈의 3 천만 개의 염기쌍을 성공적으로 서열화할 수 있을지는 아직 정해지지 않았다.

유전자 지적 재산권 분쟁

처음에 Serreira 게놈은 200 ~ 300 개의 유전자에 대해서만 특허 보호를 요청했지만, 이후' 완전히 결정된 중요한 구조' 의 총 *** 100 ~ 300 개 대상 유전자로 수정되어 지적 재산권 보호를 추구했다. 1999, Serreira 는 인간 유전자의 전체 또는 일부에 대한 예비 특허 보호를 신청했습니다. 비평가들은 이것이 유전자 연구를 방해할 것이라고 생각한다. 또한 Serreira 가 설립되었을 때 국제 프로그램과 데이터를 공유하기로 동의했지만, Serreira 는 자유롭게 액세스할 수 있는 공용 데이터베이스에 시퀀싱 데이터를 저장하는 것을 거부했기 때문에 이 계약은 빠르게 깨졌습니다. Serreira 는 버뮤다 협정 1996 (국제 프로그램은 매일) 에 따라 분기별로 최신 진행 상황을 발표하겠다고 약속했지만, 국제 프로그램과는 달리 다른 사람들은 자유롭게 데이터를 게시하거나 무료로 사용할 수 없습니다.

2000 년에 빌 클린턴 미국 대통령은 모든 인간 게놈 데이터가 특허 신청을 허용하지 않으며 모든 연구원에게 공개해야 한다고 발표했다. Serreira 는 어쩔 수 없이 이 데이터를 공개하기로 결정했다. 이 사건으로 Serreira 의 주가가 하락하면서 생명기술주에 크게 의존하는 나스닥의 피해가 막심했다. 이틀 안에 생명기술판의 시가는 약 500 억 달러를 잃었다.

인간 게놈 프로젝트 이후

후게놈 프로젝트는 인간 게놈 프로젝트 (구조유전체학) 가 완료된 후의 몇 가지 분야이다. 사실 서열이 완성된 후의 진일보한 계획을 말하는데, 그 본질은 생물 정보학과 기능 유전체학이다. 핵심 문제는 게놈의 다양성, 유전질환의 원인, 유전자 표현 조절의 조화, 단백질 산물의 기능을 연구하는 것이다.

인간 게놈 연구의 목적은 모든 DNA 서열을 읽는 것이 아니라, 더 중요한 것은 모든 유전자의 기능, 각 유전자와 어떤 질병의 관계를 이해하고, 진정으로 체계적으로 생명을 해독하여 생명의 기원, 종과 개인차이의 원인, 질병의 메커니즘, 그리고 인류를 괴롭히는 가장 기본적인 생명현상 (예: 장수와 노화) 을 근본적으로 이해하는 것이다.