2003世界科技发展回顾：抗争病魔生命科学异彩纷呈(图文)

科技日报（策划-尚勇 陈泉涌 执笔-国际部 配图-张亮）：今年是DNA结构发现50周年。1953年4月25日，25岁的沃森与同在剑桥大学的合作伙伴弗朗西斯·克里克一起，在英国《自然》杂志上发表了一篇仅有两页的论文，提出了DNA的结构和自我复制机制。这篇论文被普遍视为分子生物学时代的开端。分子生物技术的高速发展，使生命科学成为21世纪最热门的学科。

基因组计划与后基因组时代

人类基因组学是生物技术产业和健康产业的知识核心，蕴含着无比巨大的产业化潜能和商业利益。基于基因组研究成果的基因工程药物、基因治疗、生物芯片等技术有着极其广阔的应用前景；基于基因组知识为基础的药物设计，还将在提高治疗效果的同时、最大限度降低药物的毒性。

2003年4月14日，美、中、英、日、德、法等国首脑联名发表了《六国政府首脑关于完成人类基因组序列图的联合声明》，对人类基因组计划的完成表示祝贺。至此，历时10多年，耗资27亿美元的人类基因组计划终于以人类基因组序列图提前绘制完成告一段落。已完成的序列图覆盖了人类基因组所含基因区域的99％，精确率达到99.99％，仅剩很小一部分因受目前技术所限难以完成。

如今，科学家又朝着破解每个染色体遗传信息的目标而努力。

今年元旦，法国基因测序中心科学家破译了人类第14号染色体的遗传密码。4月，美国华盛顿大学医学院的科研小组又破译了人类第7号染色体，这一成果有助于对囊状纤维化、遗传性耳聋和癌症等多种疾病的研究。

美国科学家6月完成了人类Y染色体的测序工作。基因测序发现，Y染色体包含着约78个基因。重要的是，Y染色体的5000万个碱基对中，约有600万个处于“回文结构”中，这种结构有修复基因的作用。

10月23日，英国威康信托－桑格研究所的科学家在经过8年努力后，破译了人类第6号染色体。继第22、21、20、14、7和Y染色体之后，6号染色体成为第7个被排序的人类染色体。在已发现2190个基因结构中，有1557个功能基因，约占人类基因总数的6％；另有633个处于休眠状态，属非功能基因。在这些基因当中，约有半数以前从未被描述过。6号染色体中包含了一些与免疫反应相关的基因，它们被统称为“主要组织相容性复合体（MHC）”。这些基因不仅在机体对外界细菌和病毒入侵做出防御反应方面有重要作用，在器官移植配型方面也有十分重要的意义，还与自身免疫疾病有关，因此被称为“免疫学中的圣杯”。6号染色体上还有导致遗传性血色素沉着病、帕金森病、癫痫等疾病的基因。

11月，法国和英国的科研人员在人类第10号染色体上发现了一种名为GAD2的变异基因，该基因能对人类食欲和胰岛素的生成产生影响，引发肥胖症。1月，中法科学家共同发现了第一个导致心律不齐的基因——位于第11号染色体上的KCNQ1基因。另外，俄罗斯科学院乌法科学中心的科学家在俄罗斯人和鞑靼人的基因材料上首次发现了6个与自杀有关的基因。

除了人类基因组之外，科学家在动植物基因组方面也取得了丰硕成果。

作为国际水稻基因组计划的一部分，美国科学家6月份绘出了水稻第10号染色体精确序列图。初步分析发现，这条染色体上包含的基因数为3471个，比早先预计的多出一倍。而日本科学家则对水稻中3.2万个基因的碱基对序列进行了分析。此外，美国加州大学还首次分离并克隆出一个能控制小麦开花的基因——“VRN1”。这些成果有望用于更有效地调节小麦花期和开发更高产的农作物品种。而由美国、法国和以色列等国科学家组成的三个研究小组所绘出的原绿球藻和聚球藻的基因组序列图，被认为在研究全球气候变化、可再生能源技术开发和生物多样性保护等领域都有着重要的应用价值。

9月，继人和鼠之后，美科学家完成了第三种哺乳动物——狗的基因组序列草图。分析认为，在基因水平上，狗与人类的相似程度超过了老鼠，人类与狗基因组之间约有6.5亿个碱基对部分相同。在已识别出的2.4万多个人类基因中，约有75％在狗基因组中存在对应物。据估计，狗身上有360种遗传疾病与人类疾病相似，因此，绘出狗基因组图将有助于寻找人的致病基因。3月，美国国家人类基因组研究所批准绘制牛的基因组图谱，预算为5000万美元，预计三年完成。据称，绘制蜜蜂、黑猩猩和鸡的基因组序列草图的工作也即将完成。

2003年，美国在加强生命科学与生物领域关键技术研发的同时，提出了生物药物应用研发战略——美国国立卫生研究院的“路线图”计划，并加快实施“分子生命过程研究计划”。

“路线图”计划的目的在于：改进长期以来生物医学成果滞后于应用的状况，加强针对限制生物医学快速发展的关键科技项目的研究开发。“分子生命过程研究计划”的目的在于：在植物、动物和微生物方面全面地从分子水平认识生命的过程。该计划包括了已经开始实施的“植物基因组计划”、“国内动物基因组计划”和“微生物工程”。

随着人类基因组研究向纵深发展，美国等多个国家于10月份启动了“人类基因组外遗传计划”。“人类基因组外遗传计划”是世界首项针对控制人类基因“开”与“关”的主要化学变化进行图谱绘制的一项计划。绘制工作将从最具特色的第22条染色体开始，计划用5年时间，对代表整个人类基因组及所有主要人类组织的200份甲基化模式样本进行绘制。这些图谱将有助于疾病诊断，甚至可在基因变异前即可预测是否有癌变发生的危险。

作为“蛋白质结构计划”的研究项目之一，美国加州大学的科学家3月绘出三维蛋白质组形状图，可显示构成生命的成千上万个蛋白质形状的相同与不同之处。11月，美国科研人员绘出果蝇蛋白质相互作用图，这是迄今完成的首张比较全面的多细胞生物蛋白质组图谱，为研究人体蛋白质提供了模型。“蛋白质结构计划”启动于2000年，目标是利用10年时间识别出1万个独特蛋白质结构，建立相应的蛋白质数据库，并对有关蛋白质的医疗价值进行开发。

值得关注的是，美国科学家2003年两次公开有关人工合成病毒的成果。10月，路易斯安纳州立大学科学家利用基因工程技术获得极具致命性鼠痘病毒。11月，原人类基因组私营科研小组首席专家文特尔小组采用DNA合成病毒新方法，在14天内合成准确的、极其类似天然病毒的病毒，甚至还可合成比病毒更为复杂的细菌。不少人士担心，这些科研成果在帮助科学家更进一步了解病毒等生命体的同时，也有可能被恐怖分子滥用。此外，3月28日的《科学》杂志发表了法英科学家的研究成果，他们发现了迄今为止体积最大的病毒。从发育分类学的角度来看，这个病毒属于现在尚不了解的病毒科，且对人体有致病能力，可能引起肺病（如军团病）。这个“类似细菌的病毒”有两个惊人之处：一是体积奇大，接近某些细菌；二是其基因组包括80万个碱基对（比某些细菌还多）、近900个基因（一般的病毒只有3至100个）。

生物技术产业在经历人类基因组图谱破译以来的热潮后，正处于蓄势待发的阶段，即将步入新一轮快速发展期。无论科学界还是产业界，均形成这样的共识：正在加速发展的基因组学技术、蛋白质组技术、生物信息技术、生物芯片、干细胞组织工程，以及日益成熟的转基因技术、克隆技术等关键技术，正在推动生物技术产业成为新世纪最重要的产业之一。

传染病流行与流行病学研究

综观2003年，传染病和战争无疑是两个最受注目的焦点。

春季，一种从未出现过的SARS病毒席卷全球，考验着各国政府和医疗卫生体系的应变能力。30多个国家的8000多人被感染，近900人死亡。面对SARS，世界各国卫生官员、研究人员和医护人员付出了艰巨的努力，也取得了令人欣慰的成绩。

4月13日，加拿大科学家率先破译了SARS冠状病毒的基因。紧随其后，美国、中国和新加坡的科学家也公布了病毒基因组序列。

世界卫生组织和各国研究人员一道，先后发现了SARS病毒入侵人体细胞的途径，开发出多种快速诊断方法，以色列Bioshaf公司发明的SARS病毒快速诊断技术操作简便，在一个小时之内就可以诊断出处于任何阶段的SARS患者，准确率高达97.6％。10月份，荷兰科学家在研究SARS病毒传播途径的过程中发现，家猫和白鼬也能携带并传播SARS病毒，这同时也为SARS疫苗研制提供了新的实验对象。各国对疫苗研究给予高度重视，减毒疫苗和灭活疫苗将于近期率先进入临床试验。

SARS刚过，随后爆发的一系列传染病，注定了2003年是一个“多事之秋”。

伴随着SARS，美国出现了另一种罕见的病毒——猴痘病毒，值得庆幸的是，由于发现得早，治疗及时，并没有造成大规模流行。然而，西尼罗热今年夏季却在美国更为猛烈地爆发了，尽管美国政府、各类科研机构已为防治它投入了大量人力物力，但截至11月底，西尼罗病毒仍造成199人死亡，感染的人数超过了8500人，比去年多了一倍。以色列病毒学家研制出了能够预防西尼罗热的第一种被动疫苗，有效期为6个星期。他们研制的疫苗是基于从捐献者血液中提取有抗体活性的免疫球蛋白。这一疫苗将在美国国立卫生研究院的监控下在美国几家医院里进行临床试验。研究人员还将研制有效期更长、更有效的主动疫<