The Innovation | “HGP: 人类基因组计划”的初衷和使命是什么？

导 读

人类全基因组序列完成20周年之际，两位“人类基因组计划(Human Genome Project, HGP)”亲历者，中科院研究员于军和胡松年，撰文描述HGP的初衷和终极目标；认为HGP奠定了人类对自身基因全面认知的基础，其终极目标的实现不仅将改写人类文明发展前沿的医学史和科学史，而且还将更深刻地改变人类文明的发展道路。

图1 图文摘要

今年， 科学家们共同纪念人类全基因组序列初步完成20周年。20年前，也就是2001年，两篇报道人类全基因组序列的文章分别在Nature和Science发表；前者来自“国际人类基因组计划共同体”，后者来自以Craig C. Venter为首的美国公司及其合作机构。其实，“国际人类基因组计划共同体”是在2003年宣布项目完成。从当年起以人类的每个染色体为单元，逐步发表人类基因组序列的完成图。1999年，在我国科学家的大力推动下，中国成为继美、英、德、法、日后第六个投入一定研究经费的实际参与国，正式加入“国际人类基因组计划共同体”，合作开展HGP的实施，并贡献了对3号染色体的序列组装和分析。最近，两位HGP实施过程的亲历者，中国科学院研究员和中国科学院大学教授于军博士和胡松年博士，联合在The Innovation杂志撰文描述了HGP的初衷，并展望终极目标。

作者指出，HGP最初目标很单纯，就是要测定人类基因组的全部序列，代表着那个时代科学界的共识。然而，要“向癌症开战”和“向疾病开战”，要了解人类的全部基因及功能，仅仅一个代表全人类、以及数个代表人类不同群体的全基因组序列是远远不够的。因为每个人的基因组序列都有各自的不同，尽管遗传给后代的变异数量（Germline mutation）每人每代仅有30个左右；但漫长的变演历史中，人类基因组积累了大量的功能明确和功能待解释的变异序列。这些变异在两个随机个体间就有3到6百万个之多。更重要的是，这些变异往往蕴藏着与人类生老病死相关的独特而不可复制的信息，是必须彻底挖掘、永远保存的遗传资源和信息宝库，是一个民族文化遗产和文明的极其重要的组成部分之一。

在这篇文章里，作者提出了“个体化数字基因组（Personal Digital Genomes，PDG）”工程的概念，并建议有计划、有步骤、有分工、有标准、有次序地测定每个中国人的全基因组序列，并由国家的相关职能机构（例如国家基因组科学数据中心、国家生物信息中心、国家生物安全证据基地等）永久地保存这些不可再生的珍贵生物医学信息。作者还设想，这个工程还必须包括卫生与健康系列（Digital Healthcare System，DHS）和全生命周期系列（Digital Life System，DLS）的信息和操作平台。最终，HGP（包括后续的一系列探索性科研计划，如“人类基因组单倍体型图计划”和“千人基因组计划”等），将从一个先行性、探索性、首先在生物医学领域展开的科学研究计划，蝶变成一个汇集全民遗传资源与健康信息，并覆盖全生命周期健康与生活管理体系的大数据工程。

将生命与健康的科学化进程有序地推进到社会各个层面，使之不再仅仅是科学家和医生们的事，而成为与全民切身利益息息相关、人人都要参与的大事。人人的自觉，来自于切身的共同利益，来自于可执行的措施和细致入微的指导。逐步规划和具体实施这个集科学性、社会性、功能性于一体的大社会工程，将永远地改写人类的医学史、科学史和社会发展史，将人类社会中国家健康保障管理体系上升到与其它基础社会体系（如医疗、教育、交通、社安等）建设同等或更高的层次和水平，并融合到其它基础社会体系之中，成为未来“人类命运共同体”建设的新模式。

全民、全生活周期的健康保障体系建设，必将改变生物医学研究的格局（科学研究将不再以十人、百人为样本，而是万人、百万人为样本），改变健康保障体系的格局（医学研究也不再以疾病诊断为出发点，而是以临床前症状和健康评估为基础），甚至改变医保、社保、寿保、养老、育保等一体化的种种格局。这便是HGP开启后各国要共同实现的终极科学目标。美国和英国等发达国家已经在十年前开始了向这个目标的努力，并完成了数以百万人计的先行性和拓展性全基因组测序工程。中国预计将会在未来的十年里赶上甚至超过美英的发展步伐，创新性、高速度的探索必将拉开序幕。

作者在这篇Commentary还探讨了与这个大科学工程相关的十个具体的科学技术话题，包括这个大科学工程的前期内容和具体目标，数据标准和信息保护的法律体系构建，必要的科学与技术准备，覆盖全国的测序平台维持与发展，应用领域的不断拓展等。

总结和展望

生命科学的高速发展开始于DNA双螺旋结构的解析和分子克隆技术的出现，至今已有超过一甲子的历史积累；飞跃和高速是未来的“标签”。尽管HGP完成还不到20年，但近年来的生命科学进步——借力于半导体和计算机科学与技术的高速发展——确实是多层次的、飞跃式的、空前的；而我们的思想和想象力，以及对未来的企盼都应该早日“放飞”，只有创新和突破才是真正的挑战。

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(21)00058-8

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第二卷第三期将以Commentary发表的“On the ultimate finishing line of the Human Genome Project” (投稿: 2021-04-10；接收: 2021-06-08；在线刊出: 2021-06-12)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2021.100133

引用格式：Yu J., Hu S. (2021). On the ultimate finishing line of the Human Genome Project. The Innovation. 2(3),100133.

作者简介

于军，研究员，中国基因组学研究奠基人之一，多年来致力于基因组学、生物信息学研究、推动测序技术发展。于军研究员1997年任职于美国华盛顿大学人类基因组研究中心，是早期参与人类基因组计划的唯一华人科学家；1998年回国推动了中国科学家参与人类基因组计划。除了主持 “人类基因组计划北京部分”，于军研究员又先后主持了“中国杂交水稻基因组计划”、“家蚕基因组计划”、“鸡基因组多态性研究计划”、“中-沙椰枣基因组计划”等多项大型基因组研究计划。于军研究员先后获得2002年中国科学院“百人计划”（海外杰出人才）、2002年度香港求是科技基金会“求是杰出科技成就奖”、2002年《科学美国人》杂志评首届“年度全球科研领袖”、2003年度“中国科学院杰出科技成就奖”，2012年度“发展中国家科学院农业奖”。

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