基因?qū)ε质莸恼{(diào)控，并非單一基因的作用，而是由成百上千個基因共同構(gòu)成的“調(diào)控網(wǎng)絡(luò)”在發(fā)揮作用。其中，最具代表性的當(dāng)屬FTO基因，它也被稱為“肥胖基因”。2007年，國際團隊通過全基因組關(guān)聯(lián)研究首次發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)TO基因的特定變異類型與肥胖風(fēng)險密切相關(guān)。攜帶該變異基因的人，肥胖概率比普通人高出30%-70%，且體重指數(shù)（BMI）平均高出1-2。后續(xù)研究進一步揭示，F(xiàn)TO基因的核心作用是調(diào)控食欲與能量消耗：攜帶風(fēng)險變異的人，大腦中負(fù)責(zé)感知飽腹感的區(qū)域敏感性更低，更容易產(chǎn)生饑餓感，同時能量代謝效率更高，攝入的熱量更易轉(zhuǎn)化為脂肪儲存，而非以熱能形式消耗。
除了FTO基因，MC4R基因也是調(diào)控體重的關(guān)鍵“開關(guān)”。MC4R基因編碼的黑皮質(zhì)素4受體，是大腦下丘腦食欲調(diào)控通路的核心部件。當(dāng)我們進食后，脂肪細(xì)胞分泌的瘦素會與下丘腦受體結(jié)合，觸發(fā)“飽腹信號”；而MC4R基因發(fā)生變異時，這一信號通路會受阻，大腦無法及時感知飽腹感，導(dǎo)致個體出現(xiàn)過度進食、能量攝入超標(biāo)，最終引發(fā)肥胖。研究顯示，MC4R基因變異是兒童早發(fā)性肥胖的重要遺傳誘因之一，攜帶變異基因的兒童，童年時期發(fā)胖的風(fēng)險是普通兒童的2-3倍。與之相對，部分人群攜帶的MC4R基因優(yōu)勢變異，能讓食欲調(diào)控機制更靈敏，更難發(fā)胖。
基因還通過調(diào)控脂肪儲存的“偏好”影響體型。有些人天生擅長儲存脂肪，有些人則更傾向于消耗脂肪，這與PPARG基因、ADIPOQ基因等密切相關(guān)。PPARG基因負(fù)責(zé)調(diào)控脂肪細(xì)胞的分化與成熟，其特定變異類型會加速脂肪細(xì)胞的生成，讓身體更易囤積脂肪，尤其容易導(dǎo)致腹部肥胖；而ADIPOQ基因編碼的脂聯(lián)素，能促進脂肪分解、提高胰島素敏感性，該基因表達不足時，脂肪分解效率會下降，脂肪更易堆積。這也是為什么有些人明明體重不高，卻顯得“體脂率高”，而有些人則能維持較低的體脂水平。
值得注意的是，基因?qū)ε质莸挠绊懖⒎恰八廾摗保桥c環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。擁有“肥胖基因”不代表一定會發(fā)胖，擁有“瘦基因”也不意味著可以無節(jié)制進食。以FTO基因為例，研究發(fā)現(xiàn)，在高熱量、低纖維的西式飲食環(huán)境中，攜帶FTO風(fēng)險變異的人肥胖風(fēng)險會顯著升高；但在堅持健康飲食（高蔬菜、高全谷物）和規(guī)律運動的環(huán)境中，這種基因帶來的風(fēng)險會被大幅抵消。反之，即使攜帶“瘦基因”，若長期暴飲暴食、缺乏運動，也可能因能量攝入遠(yuǎn)超消耗而發(fā)胖。
雙胞胎研究更直觀地證明了基因與環(huán)境的互動關(guān)系。同卵雙胞胎擁有完全相同的基因，他們的體重相似度遠(yuǎn)高于異卵雙胞胎；但如果同卵雙胞胎在成年后處于不同的飲食和運動環(huán)境中，體重差異也會逐漸顯現(xiàn)。這說明，基因決定了個體對肥胖的“易感性”——即面對不良生活習(xí)慣時，發(fā)胖的概率高低；而環(huán)境則是觸發(fā)這種易感性的關(guān)鍵因素。
理解基因?qū)ε质莸挠绊?，并非為肥胖找“借口”，而是為體重管理提供更科學(xué)的方向。對于攜帶肥胖高風(fēng)險基因的人來說，無需因“天生易胖”而焦慮，反而應(yīng)更早建立健康的生活方式：通過規(guī)律運動提高能量消耗，減少久坐；保持飲食均衡，控制高油、高糖、高熱量食物的攝入，增加膳食纖維和優(yōu)質(zhì)蛋白；同時關(guān)注自身的饑餓信號，避免因食欲調(diào)控不靈敏而過度進食。而對于天生“不易胖”的人，也不能忽視健康管理，長期不良習(xí)慣可能損傷代謝功能，增加后續(xù)發(fā)胖及代謝疾病的風(fēng)險。
隨著精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展，未來通過基因檢測了解自身的體重調(diào)控基因特征，制定個性化的飲食和運動方案將成為可能。但在此之前，我們更應(yīng)明確：基因是胖瘦的“先天基礎(chǔ)”，卻不是“最終答案”。健康的體重管理，本質(zhì)上是讓生活方式與自身基因特征相適配——接納基因帶來的差異，通過科學(xué)的習(xí)慣最大化降低風(fēng)險、發(fā)揮優(yōu)勢，才是對待體重最理性的態(tài)度。畢竟，基因決定了我們“容易胖還是容易瘦”，而真正決定我們最終體型的，是我們?nèi)绾螌Υ约旱纳眢w。
]]>果你發(fā)現(xiàn)自己難以抵擋面包、面條或米飯的誘惑，那么你或許可以將一部分責(zé)任推給遠(yuǎn)古祖先。因為一項發(fā)表在《科學(xué)》上的最新研究，揭示了一個有趣的事實：人類對碳水化合物的渴望，可能深深植根于我們的基因中，尤其是唾液淀粉酶基因（AMY1）。
想象一下，在大約80萬年前——比農(nóng)業(yè)出現(xiàn)還要早得多的時候，一個小小的基因復(fù)制事件悄然發(fā)生，就像一顆石子投入了平靜的池塘，激起層層漣漪。這顆“石子”就是唾液淀粉酶基因的首次復(fù)制，它讓早期人類具備了更高效地分解食物中淀粉的能力。一項由美國布法羅大學(xué)和杰克遜實驗室主導(dǎo)的研究，利用了先進的基因組技術(shù)，如光學(xué)映射和長讀測序，為我們揭開了這個古老故事的一角。
故事的核心內(nèi)容，講述了這個存在于人類口腔中并能分解復(fù)雜碳水化合物（如米飯、面包和面條）的關(guān)鍵基因，其副本數(shù)量竟然早在80多萬年前就開始增加。而正是AMY1基因的復(fù)制，為人類的身體消化大量淀粉類食物打好了基礎(chǔ)。
研究人員分析了包括尼安德特人和丹尼索瓦人在內(nèi)的68個古人類基因組，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時的狩獵者就已經(jīng)擁有4到8個AMY1基因副本。這意味著，在我們開始種植小麥和水稻之前，人類的身體其實已經(jīng)在準(zhǔn)備迎接即將到來的“淀粉盛宴”了。
而當(dāng)農(nóng)業(yè)興起時，那些攜帶更多AMY1基因副本的人能夠更好地適應(yīng)新的飲食模式，他們不僅能更有效地消化富含淀粉的食物，還可能因此有了更強壯的體魄去繁衍后代。結(jié)果，這些人的后代逐漸成為了社會的主要組成部分，他們的遺傳特征也隨之廣泛傳播開來。
有趣的是，不僅是人類，就連與我們共同進化的家養(yǎng)動物，比如狗和豬，也因為與人類共享富含淀粉的飲食，而擁有了更多的AMY1基因副本。這像是大自然精心設(shè)計的一場共舞，讓我們與寵物伙伴一同享受美食的同時，也促進了彼此的生存與發(fā)展。
現(xiàn)在，當(dāng)我們站在超市里糾結(jié)是否要買下一袋美味的面包時，不妨想想這背后隱藏著的數(shù)百萬年的進化歷程。我們可以感謝那些古老的基因，它們不僅幫助我們的祖先度過艱難歲月，也賦予了現(xiàn)代生活一抹別樣的風(fēng)味。下次當(dāng)你忍不住吃掉那口香甜的面包時，也許你可以告訴自己：“我的基因讓我這么做！”（記者 張夢然）
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01人和人之間的差距怎么會這么大？
不長胖，基因確實很重要。容易吃胖還是不容易吃胖，都和一個“貪吃基因”有關(guān)。
在醫(yī)學(xué)上這種基因的名字叫做FTO基因，全稱是脂肪和肥胖相關(guān)基因（Fat mass and obesity-associated）。它位于人體的第十六號染色體上。這是人體中常見的肥胖易感基因，人人都有，只不過有的人FTO基因是變異后產(chǎn)生的。
那些不容易長胖的人，多是 FTO 基因沒有變異的幸運兒，這部分人很容易產(chǎn)生飽腹感，一旦身體攝取了足以維持正常生理活動的熱量，就會產(chǎn)生飽腹感。因此，他們很容易就吃飽，即使食物再美味，他們也可以輕松地吃飽了就停，不太會出現(xiàn)超量攝入熱量的問題。
而且驅(qū)動他們進食的動力主要就是餓了，而不是“心情不好”“心情好”“好生氣啊，吃點吧”等等各種各樣的根本就稱不上理由的理由。
總是能找到各種各樣的理由給自己安排一頓，而且往往吃起來就停不下來的人，可能就是 FTO 基因發(fā)生變異的人。對于 FTO 發(fā)生變異的人來說，他們是真的管不住自己。
在其大腦中，食物除了承擔(dān)著提供熱量，維持正常生理的功能，更是快樂的源泉。高脂肪高糖的食物對于他們的大腦來說，是巨大的獎勵，這種獎勵帶來的快樂甚至?xí)哼^胃腸道的報警信號，和食物帶來的快樂比較，飽腹感信號的強度實在是太弱了。
簡單來說，F(xiàn)TO 基因沒有變異的人是吃飽了就一口都不多吃了，而 FTO 變異的人可能是吃飽了還能來兩口，即使不餓也能來兩口。
不信？找你身邊的瘦子和胖子朋友對比一下他們的飲食習(xí)慣。
實際上，在人體內(nèi)與肥胖相關(guān)的基因有很多。比如靜止基因，會讓你更難下定決定去運動，運動后正反饋產(chǎn)生的多巴胺也比別人少，自然對于運動本身也更加提不起興趣。但是，基因并不會決定一切，后天的發(fā)育和個人努力更重要。
02有肥胖基因就瘦不了？當(dāng)然不！
“管住嘴邁開腿”，絕對是維持體重、減重最有效的法則。而在這條黃金法則背后，其實是營造的是——熱量差。
人體每天需要消耗一定量的熱量來維持正常的生理活動，這就是基礎(chǔ)代謝。
就算一整天坐著一動不動，身體也會消耗掉這些熱量，因為它們是用來維持身體的體溫、呼吸、心跳、血液循環(huán)以及各個細(xì)胞、器官正常運轉(zhuǎn)所需要的能量。
基礎(chǔ)代謝占到了每日能量消耗的60%~75% 左右，是每天能量消耗的大頭。
除此之外，人體每天的走動、鍛煉還會消耗額外的能量。消耗吸收食物本身也需要能量，這部分被稱為食物熱效應(yīng)。因此，人體每天消耗的能量其實是基礎(chǔ)代謝、日?；顒酉哪芰恳约笆澄餆嵝?yīng)的總和。
每個人每天都會攝取一定量的食物，這些食物在消化吸收后可給人體提供一定量的熱量。如果每天消耗的熱量高于攝取的熱量，這個熱量缺口就會讓機體更容易瘦。
而如果每天攝取的能量都比消耗的能量多，那么很顯然，肥胖也會自然地發(fā)生。
說到這里，不得不說一個殘酷的事實，有些人的基礎(chǔ)代謝確實天生比別人高。所以，這部分人即使不動，也能瘦！但值得慶幸的是，基礎(chǔ)代謝這東西是可以通過后天努力來改變的。在靜止?fàn)顟B(tài)下，肌肉消耗的熱量是比較多的，因此增加全身肌肉含量自然能夠增加基礎(chǔ)代謝。
這也是為什么有長期運動、健身習(xí)慣的人，吃得都不少，但不怎么長肉的原因。
長期的鍛煉可使骨骼肌含量增多，從而幫助消耗更多的熱量，即使同樣坐一天、躺一天，他們能消耗的熱量都會比一般人更高。
對了，想要提高基礎(chǔ)代謝，像高強度間歇運動（HIIT）這樣的運動形式可能會比慢跑更有效果。此時，有的人可能會說“我有靜止基因，我實在不想動“，于是選擇了節(jié)食減肥。
比如一名成年女性每天熱量推薦攝入量是1800大卡，硬生生不吃不喝卡到800大卡以內(nèi)，該吃的晚飯變成了蘋果，該吃的蛋白質(zhì)變成了蔬菜。堅持一段時間，這么大的熱量缺口，自然也會瘦下來。但是，一旦恢復(fù)正常的飲食，很快就會回到原本的樣子。甚至，還會比原來更胖，這就是所謂的反彈。
其實，長期的節(jié)食會影響到人體的基礎(chǔ)代謝，身體為了在低熱量攝入的情況下維持正常的生理活動，就會降低消耗，甚至消耗肌肉，久而久之就形成了比較低的基礎(chǔ)代謝水平。
哪怕已經(jīng)恢復(fù)到正常的飲食，這種比較低的基礎(chǔ)代謝水平也不會立刻就回到正常水平，因此，有些人即使吃得不算多，依然可能會胖回來。
因此，想要減肥并且減肥效果能夠保持下來，真的不要過度節(jié)食。
科學(xué)飲食加上規(guī)律的運動，才是最有效也最健康的手段。
此外，也可以適當(dāng)優(yōu)化飲食結(jié)構(gòu)，比如減少脂肪的攝入，多吃優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、優(yōu)質(zhì)碳水等等，相信我，不餓一次肚子你依然可以成功減肥！
最后，值得警醒大家的是，如果你真的長期吃得多、不動彈還瘋狂掉秤，一定要引起關(guān)注。
甲亢、消化系統(tǒng)疾病、進食障礙以及糖尿病、腫瘤、慢性感染、寄生蟲等等問題都有可能表現(xiàn)出這樣的異常，在感嘆自己的神奇體質(zhì)之前，最好去醫(yī)院做一個徹底的排查。
（來源：科普中國? ?作者：海德拉 ）
]]>衰老有“開關(guān)”
一直以來，衰老被認(rèn)為是不可逆的。但越來越多研究顯示，衰老更像是一種疾病，可以針對性治療，甚至逆轉(zhuǎn)。近日，美國功能醫(yī)學(xué)研究院、加州大學(xué)洛杉磯分校等機構(gòu)在《老齡化》發(fā)表了一項突破性的臨床研究。研究團隊對受試者的飲食、睡眠、運動和放松等進行了指導(dǎo)，并為其補充益生菌和植物營養(yǎng)素。8周后，受試者的表觀遺傳年齡減少了3.23年。這是首次在隨機對照臨床試驗中證實，通過生活方式干預(yù)，能夠?qū)θ梭w的DNA甲基化模式產(chǎn)生很大影響，進而逆轉(zhuǎn)表觀遺傳年齡，延緩生物學(xué)衰老。
浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院遺傳與基因組醫(yī)學(xué)中心主任祁鳴解釋，每個人都有一套DNA系統(tǒng)，這些基因好比“開關(guān)”，開啟的時間和次數(shù)不確定，到了某段時間會表現(xiàn)出不同情形。因此，人們從小到大的容顏體貌會有所不同。大量研究發(fā)現(xiàn)，在人類基因組20多萬個甲基化位點中，有幾千個與年齡密切相關(guān)。因此，DNA甲基化水平可用于衡量衰老，追蹤一個人的生物學(xué)年齡。祁鳴表示，隨著年齡增長，很多“年輕基因”被關(guān)上了，如果能找到這些基因位點，分析同齡人群中“年輕的”和“顯老的”不同之處，可能有助破解抗衰老的秘密。
中國老年學(xué)和老年醫(yī)學(xué)學(xué)會抗衰老分會原主任委員何琪楊表示，人們常說“歲月無痕”，其實歲月是有痕跡的，只要年齡在增長，就能表現(xiàn)出一定的生物信息。目前，個體年齡的最佳生化標(biāo)志物主要基于甲基化模式。2013年，美國加州大學(xué)洛杉磯分校聯(lián)合了100多個實驗室，對200多種哺乳動物的3.6萬個胞嘧啶甲基化情況進行分析，設(shè)計出了一個“表觀遺傳時鐘”，可以通過DNA甲基化情況追蹤人類和其他哺乳動物的生物學(xué)年齡。該“表觀遺傳時鐘”十分成熟，上述最新研究也是基于它測算出來的。
不良習(xí)慣調(diào)快衰老時鐘
據(jù)世界衛(wèi)生組織，一個人的健康與壽命，60%取決于生活方式。大量研究表明，疾病、不良生活方式等因素會通過甲基化在DNA上留“印記”。以下幾點會影響人體“表觀遺傳時鐘”。
營養(yǎng)不良。女性懷孕前的飲食情況會對其子女的基因產(chǎn)生永久性影響。葉酸，歐米伽3脂肪酸，維生素B2、B6、B12，膽堿和蛋氨酸等是影響甲基化水平的關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)。祁鳴舉例說，葉酸是甲基化的開關(guān)，尤其胎兒發(fā)育的第一個月是大腦和中樞神經(jīng)的形成階段，所需葉酸量很大，建議育齡女性都補充一些葉酸。何琪楊說，限制性飲食可以有效減少DNA甲基化。研究發(fā)現(xiàn)，降低碳水化合物攝入量，人體DNA甲基化水平會顯著降低。
錯誤運動。祁鳴解釋，運動可以讓某些“年輕基因”的開關(guān)被重新打開，長期鍛煉可顯著改善甲基化水平?！都?xì)胞-代謝》上的一項研究顯示，運動強度越大，去甲基化程度越高。當(dāng)然，錯誤鍛煉會加速衰老，過度運動可能會促進甲基化，這種情況大多在競技運動員中出現(xiàn)。比如，鍛煉太密集會導(dǎo)致皮膚彈性下降、長斑點和過早出現(xiàn)皺紋。
睡眠不足7 小時。祁鳴表示，睡眠也調(diào)控著DNA開關(guān)。瑞典烏普薩拉大學(xué)研究顯示，睡眠缺失會導(dǎo)致整個人體基因組中DNA甲基化程度發(fā)生變化，與脂質(zhì)代謝和 DNA 損傷相關(guān)的甲基化水平明顯異常，與肥胖和 2 型糖尿病形成相關(guān)的基因位點表達水平也出現(xiàn)異常。一項針對大學(xué)生的小樣本研究也發(fā)現(xiàn)，睡眠質(zhì)量差、睡眠時間少，會加速衰老和記憶力減退。
長期活在壓力下。美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校研究發(fā)現(xiàn)，童年遭受的壓力會被基因“記住”，并影響成年期生活。終生累積的壓力也被證實與加速老化有關(guān)，尤其是創(chuàng)傷后壓力心理障礙癥，可增加甲基化年齡。
此外，英國劍橋大學(xué)還發(fā)現(xiàn)，在肥胖、很少鍛煉、飲食不健康、抽煙、酗酒這5個不良習(xí)慣中，只要占了3個，就足以減壽23年。有研究表明，高脂血癥、吸煙等不良生活習(xí)慣均可導(dǎo)致甲基化異常，促進心血管疾病的發(fā)生發(fā)展。并且，有吸煙習(xí)慣的男性，精子中個別基因位點的甲基化水平會高于非吸煙者。
養(yǎng)成好習(xí)慣，越活越年輕
祁鳴說，目前，科學(xué)家對DNA甲基化還在不斷研究探索中，想要把某個甲基化位點跟某種疾病或癥狀的因果關(guān)系搞清楚還不太容易。盡管我們無法阻止變老的結(jié)果，更無法預(yù)知未來會得什么疾病，但是我們可以控制一些確定的影響因素，延緩DNA甲基化的速度，讓自己的身體狀態(tài)更年輕。專家從四個方面給出了“年輕方案”：
飲食方案：營養(yǎng)均衡，控制總攝入量。何琪楊表示，上述新研究提及了“間歇性禁食”，比如晚7點至次日早7點之間不進食。“目前，這種熱量限制是公認(rèn)的抗衰老最好的方法，尤其是對超重人群。”現(xiàn)代人運動少、代謝差，間歇性飲食可以充分調(diào)動消化功能，降低血糖，預(yù)防慢病。何琪楊建議，早飯吃好、中午吃飽、晚飯吃少，每餐七八分飽，尤其晚上，應(yīng)在保證不餓的情況下盡量少吃?？刂茻崃繑z入以植物性飲食為主，例如綠葉蔬菜、十字花科蔬菜、低糖水果，還可以吃少量雞蛋和肉類。烹調(diào)應(yīng)使用橄欖油、亞麻籽油等健康油脂，盡量避免添加了糖的加工食品。此外，每天應(yīng)適當(dāng)補充益生菌，調(diào)節(jié)腸道菌群，改善DNA甲基化。
運動方案：每周鍛煉5天，每次30分鐘以上。何琪楊指出，運動對抗DNA甲基化的效果很好，這就是為什么熱愛運動的人看上去更年輕的緣故。運動還會讓大腦更年輕，白天進行短暫快走，可顯著降低患老年癡呆癥的風(fēng)險。需要注意的是，只做有氧運動，不做力量訓(xùn)練是不行的，因為只有加強力量訓(xùn)練，才能讓人在不鍛煉時持續(xù)燃燒多余熱量，有助于保持肌肉，讓人更年輕。
睡眠方案：平均每晚至少睡7小時。何琪楊說，熬夜對現(xiàn)在的年輕人來講是很常見的事，它會導(dǎo)致器官功能出現(xiàn)紊亂，加速衰老。養(yǎng)成按時作息、不熬夜、睡眠充足的好習(xí)慣，有助各個器官的休息和自我恢復(fù)。培養(yǎng)好的睡眠習(xí)慣，需要良好的睡眠環(huán)境，建議睡前避免不良刺激和劇烈運動;不要飲酒，睡前1小時可以喝一杯溫?zé)岬呐Ｄ?最好在晚上11點前上床，以保證每晚至少7個小時的充足睡眠;入睡前不要玩手機、平板電腦等，可以聽一些舒緩的音樂，讓自己的精神放松下來。
減壓方案：學(xué)會放松，練習(xí)冥想呼吸。如果壓力過大卻得不到及時的疏解，就會觸發(fā)身體內(nèi)的自由基，導(dǎo)致身體機能損壞，加速衰老。祁鳴說，長期處于精神緊繃狀態(tài)的人，DNA甲基化會出現(xiàn)紊亂，表現(xiàn)為過度抑制或過度活躍，容易帶來很多軀體疾病，加速衰老。有研究表明，連續(xù)60天、每天兩次20分鐘的呼吸放松練習(xí)，可以顯著降低DNA甲基化水平。建議平時注意勞逸結(jié)合，培養(yǎng)興趣愛好，冥想、散步、游泳都是很好的減壓方式，跟朋友聚會、旅游等也是愉悅心情、釋放壓力的好途徑，有利于保持身心年輕。
]]>提到垃圾，我們的第一反應(yīng)通常是無用的東西。而在我們的體內(nèi)，有一些DNA，也被稱為“垃圾”。那么，這些被稱為“垃圾DNA”的，真的是我們體內(nèi)無用的東西嗎？
近期，一項發(fā)表于《細(xì)胞·干細(xì)胞》的研究發(fā)現(xiàn)，之前被我們忽視的部分DNA，即所謂“垃圾DNA”，導(dǎo)致了人類與黑猩猩之間的差異。
“有一點可以肯定，‘垃圾DNA’絕不是垃圾?！蔽錆h科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院教授顧潮江說。
對人類基因的研究存在階段性，長期以來，有關(guān)“垃圾DNA”的研究成果層出不窮，相互之間既有佐證也有背離，而這一過程，也正是我們解開基因奧秘的必由之路。
“垃圾DNA”認(rèn)知與“技”俱進
“垃圾DNA”一名從英文“Junk DNA”直譯而來，最初由日本遺傳學(xué)家大野乾提出，用來描述基因組中不能編碼蛋白質(zhì)的DNA序列。
顧潮江介紹，根據(jù)早期定義，人類基因中負(fù)責(zé)編碼蛋白的基因數(shù)目僅4萬個，只占基因組的2%，其他98%均被列為“垃圾DNA”。
伴隨科研進步，“垃圾DNA”的定義也在變化?，F(xiàn)在其泛指基因組序列中沒有編碼功能，既不生成RNA也不產(chǎn)生蛋白質(zhì)的片段。它們在人類基因組中以重復(fù)序列形式廣泛存在，結(jié)構(gòu)上分為散在重復(fù)序列、串聯(lián)重復(fù)序列和片段重復(fù)序列，根據(jù)重復(fù)次數(shù)又可以分為中度重復(fù)序列和高度重復(fù)序列。
不僅“垃圾DNA”的定義在變，我們體內(nèi)究竟有多少“垃圾DNA”，科學(xué)家們也莫衷一是。
2003年，ENCODE (The Encyclopedia of DNA Elements)計劃啟動，全球400多名科學(xué)家參與其中。該計劃的目標(biāo)是在描繪人類基因組圖譜基礎(chǔ)上，研究各基因的功能信息，建立生物功能性基因目錄。研究結(jié)果顯示，人類基因組中80%的區(qū)域具有一定生化功能。
但美國休斯頓大學(xué)生物和生化教授丹·格拉烏爾在《基因組生物學(xué)與進化》雜志發(fā)表論文稱，利用全新模型對人類基因組中功能性基因進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)功能性基因占比最多只有25%，其他基因都是所謂的“垃圾DNA”。
顧潮江認(rèn)為，這個研究“推翻”了ENCODE的結(jié)論，將引導(dǎo)科研人員重新聚焦人類基因組研究。
關(guān)于“垃圾DNA”的認(rèn)知與“技”俱進，那么其到底從何而來？
已有研究表明，部分“垃圾DNA”起源于病毒，并能調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)。轉(zhuǎn)座元件便屬于此類，具體來說，它們是可在基因組中移動的DNA片段，看上去是病毒或細(xì)菌等病原體遺留的產(chǎn)物，經(jīng)過數(shù)百萬年進化，融入人類基因組。
而2017年發(fā)表在《科學(xué)》的一篇文獻認(rèn)為，“垃圾DNA”來源于染色體的不對稱分配。該研究顯示，兩條姐妹染色體的著絲粒在雌性減數(shù)分裂過程中相互競爭以獲得遺傳，而著絲粒重復(fù)序列是人類基因組中最豐富的非編碼DNA，且具有更多重復(fù)拷貝和更多動粒蛋白的“強”著絲粒會被優(yōu)先遺傳給后代。
功能已現(xiàn)冰山一角
已經(jīng)有大量科學(xué)家對“垃圾DNA”進行了研究，而這些研究結(jié)果不斷地表明，“垃圾DNA”絕不是我們體內(nèi)“無用”的角色，相反，其可能在多方面發(fā)揮著重要作用。
顧潮江介紹，一些“垃圾DNA”可被視為基因的分子開關(guān)?！袄鳧NA”中有大量重復(fù)DNA序列，能形成特殊的DNA高級結(jié)構(gòu)，并以此調(diào)節(jié)附近基因的活性。
有美國科學(xué)家分析了11個人類組織中330個源于Alu（高度重復(fù)序列）基因組的外顯子，鑒別出許多令人感興趣的外顯子。Alu是靈長類特異性的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，通過它制造外顯子可能有助于形成靈長類的獨特屬性。
“垃圾DNA”可通過合成調(diào)節(jié)性RNA發(fā)揮功能。它們能被轉(zhuǎn)錄為小分子RNA，控制蛋白質(zhì)表達，還能激活或抑制基因的表達，協(xié)助非常復(fù)雜的細(xì)胞分裂、分化等。顧潮江介紹，若將這種方法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，可使癌癥基因沉默，意義重大。
還有研究表明，“垃圾DNA”有可能改變基因組裝方式。此前，來自美國北卡羅來納大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)：一些“垃圾DNA”中的小片段遺傳序列告訴基因如何剪接，或可提高、抑制剪接過程，從而改變基因組裝方式。
“垃圾DNA”對人類的影響不僅于此。
德國和英國的科學(xué)家合作發(fā)現(xiàn)，在化療之后，骨髓中造血干細(xì)胞會利用“垃圾DNA”轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA分子增強活化，產(chǎn)生新鮮細(xì)胞，促進血液再生。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，隨著個人基因組測序人數(shù)迅速增加，近來在解讀他們基因組中的突變，尤其是非編碼區(qū)突變時，在“垃圾DNA”區(qū)域中找到了近百個乳腺癌與前列腺癌的潛在“導(dǎo)火索”，這預(yù)示“垃圾DNA”可能是潛在癌癥病源。還有研究已在霍奇金淋巴瘤內(nèi)證明了“垃圾DNA”在何種情況下能夠保持活性，從而加快腫瘤生長速度。
而與上述觀點不同，有英國巴斯大學(xué)和劍橋大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，位于基因間的“垃圾DNA”可以轉(zhuǎn)錄形成非編碼RNA，而這一過程可以阻斷細(xì)胞癌化。
此外，美國科研人員開發(fā)了一種新的生物信息學(xué)方法，用于從測序數(shù)據(jù)中識別和確定從頭串聯(lián)重復(fù)序列突變（簡稱新生TR突變），并對患有ASD（孤獨癥譜系障礙）的先證者和未患病手足中的新生TR突變進行全基因組特征分析。發(fā)現(xiàn)在ASD先證者中全基因組范圍內(nèi)均存在大量新生TR突變，在胎兒大腦調(diào)節(jié)區(qū)域更為富集，且預(yù)計在進化上更具危害性。
“垃圾DNA”還可能影響神經(jīng)系統(tǒng)。有研究發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為是“垃圾DNA”的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子LINE-1在精神分裂癥患者的大腦中水平很高，且可以修飾與精神分裂癥相關(guān)的基因的表達情況。因此，研究人員推測其可能是引發(fā)精神分裂癥的主要原因。同時，將這部分“垃圾DNA”置于引發(fā)精神分裂癥的遺傳因子下研究，研究人員發(fā)現(xiàn)在精神分裂癥患者中，LINE-1可以插入到與突觸功能相關(guān)的基因中，使其正常功能被破壞，故而可以認(rèn)為，該“垃圾DNA”或是引發(fā)精神分裂癥的罪魁禍?zhǔn)住?/p>
顧潮江介紹，國外研究團隊在發(fā)育分子機制研究中，發(fā)現(xiàn)在發(fā)育期間，來自“垃圾DNA”轉(zhuǎn)錄的微RNA在這種細(xì)胞與胚層分配過程中發(fā)揮著重要作用。悉尼雪梨百年研究所的研究人員通過新一代基因測序技術(shù)和復(fù)雜的計算機分析技術(shù)，揭示特定的白細(xì)胞如何使用非編碼的DNA來調(diào)節(jié)一系列控制形狀和功能的基因的活性。
“垃圾DNA”甚至可能影響我們的外貌。有美國研究人員發(fā)現(xiàn)，“垃圾DNA”中有一些序列片段，可以像開關(guān)或放大器一樣影響臉部基因。眼睛或大或小、鼻子是否挺拔、頭顱形狀等，可能都與這些被稱為增強子的序列片段密不可分。
撥云見霧更多謎團待解
面對“垃圾DNA”還有哪些疑問亟待解答？
顧潮江說，隨著后基因組時代到來，測序技術(shù)的進步讓對“垃圾DNA”的解讀從中獲益。第二、三代測序技術(shù)極大地提高了測序通量，可以一次性完成從數(shù)十萬到數(shù)百萬的DNA分子測序，使得對一個物種的基因組和轉(zhuǎn)錄組深度測序變得方便易行，為“垃圾DNA”解讀提供了技術(shù)支撐。
伴隨越來越多有功能的“垃圾DNA”被認(rèn)識和鑒定，實際意義上的“垃圾DNA”將會越來越少。
顧潮江認(rèn)為，今后我們或應(yīng)繼續(xù)深度分析“垃圾DNA”在以下10個方向中的功能，即DNA復(fù)制的調(diào)控，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，為遺傳物質(zhì)的程序性重排標(biāo)記位點，影響染色體的正常折疊和維持，控制染色體與核膜的相互作用，控制RNA加工、編輯和剪接，調(diào)制翻譯，調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育期，DNA修復(fù)和幫助對抗疾病。
一篇發(fā)表在《基因組生物學(xué)與進化》上的論文稱，“垃圾DNA”的時代已經(jīng)結(jié)束。與此同時，隨著生命科學(xué)不斷發(fā)展，人們也逐漸意識到“垃圾DNA”不是垃圾。
“隨著技術(shù)更新和研究深入，‘垃圾DNA’中會產(chǎn)生越來越多的功能序列?！鳖櫝苯瓐远ū硎?。（來源：科技日報）
]]>1.家里的長輩得了腫瘤，尤其是自己的父母確診了某種惡性腫瘤，我會不會也患上一樣的疾病?
解答：腫瘤的發(fā)生是多因素、多階段與多基因共同作用的結(jié)果。它的病因可以初步分為外因和內(nèi)因兩大類。外因主要包括生活方式、周圍環(huán)境因素等，內(nèi)因包括遺傳因素。而不同腫瘤內(nèi)外因?qū)ζ浒l(fā)生所占比重不同。以十分常見的肺癌為例，目前認(rèn)為肺癌的發(fā)生主要與自身生活習(xí)慣(吸煙)、或周圍環(huán)境(吸二手煙)密切相關(guān)。
一般來說，以下腫瘤其發(fā)生受遺傳因素影響比較大：首先是乳腺癌。中國每年有30.4萬人確診乳腺癌(10萬名女性中就有45名確診為乳腺癌)，是女性發(fā)病率最高的惡性腫瘤。遺傳性乳腺癌約占所有乳腺癌的5%~10%。另一種會遺傳的腫瘤就是結(jié)直腸癌，俗稱大腸癌。根據(jù)最新的流調(diào)數(shù)據(jù)顯示，中國每年有38.8萬例新確診腸癌病例(10萬人中就有28名腸癌患者)。遺傳性結(jié)直腸癌主要包括兩大類：一種是息肉病，就是腸道多發(fā)息肉，嚴(yán)重的病人可能腸子里密密麻麻都是息肉;另一種是非息肉性的，也被稱為林奇綜合征。其他可能會遺傳的腫瘤還包括一些泌尿系統(tǒng)腫瘤，如腎癌、前列腺癌等。
2.當(dāng)家族中出現(xiàn)哪些情況，需要我們格外警惕遺傳性腫瘤?我們又如何確診遺傳性腫瘤?
解答：當(dāng)你的一級血緣親屬，也就是父母、兄弟姐妹不幸確診了惡性腫瘤時，尤其是結(jié)腸癌、乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌等，一般建議本人盡早篩查，比如女性接受乳腺B超或鉬靶檢查。
3.如果一個家族已經(jīng)確診患有遺傳性腫瘤，那后代是不是都逃不開得腫瘤的宿命?
解答：大多數(shù)遺傳性腫瘤都是常染色體顯性遺傳，也就是說如果父母一方患有某種遺傳性腫瘤，這個疾病遺傳給子女的幾率在50%左右。雖然我們改變不了內(nèi)在的遺傳因素，但通過后天及時規(guī)范的篩查，可以實現(xiàn)將疾病控制在相對早期的階段。
4.通過什么方法可以降低乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險?
解答：改變生活方式、鼓勵母乳喂養(yǎng)、建立一個嚴(yán)密的體檢計劃，例如每年進行至少一次的乳腺檢查，檢查方式包括乳腺B超、鉬靶、磁共振等。對于沒有生育需求的突變基因攜帶者，也可選擇預(yù)防性切除手術(shù)。此外，要規(guī)律運動控制體重、限制酒精攝入、盡可能避免激素替代治療。
5.腫瘤基因檢測有什么作用?
解答：腫瘤遺傳易感基因檢測;腫瘤的篩查，主要是液體活檢技術(shù)，通過對游離DNA的測序，實現(xiàn)癌癥的早期篩查，目前基因檢測在腫瘤篩查上比較成熟的是癌癥的復(fù)發(fā)篩查檢測;腫瘤的靶向藥物治療;基因檢測還可用于腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移的檢測。
6.所有腫瘤患者都需要進行基因檢測嗎?
解答：廣義上講，所有腫瘤患者均可以接受基因檢測;狹義上講，不同病種、不同分期、出于不同目的，不同患者適合做不同的基因檢測。
7.如何選擇基因檢測方案?
解答：腫瘤基因測試范圍從簡單到復(fù)雜。最簡單的測試只檢測一種基因中的一種類型的突變。最復(fù)雜的測試可以同時檢測所有主要類型的基因改變，包括替換、重復(fù)、插入、缺失、基因拷貝數(shù)變異和結(jié)構(gòu)變體，包括倒位和易位。目前醫(yī)院和各大基因檢測公司都有針對不同人群的各類套餐：單癌種小panel檢測：優(yōu)勢是價格便宜，如果患者屬于肺腺癌，而且經(jīng)濟條件一般，把有限的錢用在刀刃上才是更合理的。二代測序：完美彌補了傳統(tǒng)單基因檢測和熱點基因檢測的漏洞，使患者用非常寶貴的組織切片，只進行一次檢測，就能獲得更精準(zhǔn)和全面的基因分析。
8.如何選擇基因檢測機構(gòu)?
解答：選擇資質(zhì)完善和實力強的機構(gòu);考察機構(gòu)的數(shù)據(jù)分析及報告解讀能力。
9.做了基因檢測就一定有靶向藥物可用嗎?
解答：不一定。首先，絕大部分的癌癥并不是單純由突變導(dǎo)致的，所以很多癌癥患者可能不存在突變的靶點;第二，即便檢測到突變的靶點，這個靶點現(xiàn)階段可能沒有臨床意義，也就是說沒有獲批的藥物可以使用。
10.腫瘤經(jīng)過一段時間治療后，是否需要重新進行基因檢測?
解答：腫瘤組織內(nèi)的基因，持續(xù)不斷地發(fā)生變異，而且突變過程是完全隨機的。有效的治療手段，會影響突變發(fā)生的頻率，減少有害突變發(fā)生的幾率。因此，治療一段時間后，在發(fā)生耐藥、疾病進展的情況下，可以再進行基因檢測，以發(fā)現(xiàn)是否有新的基因突變，進而采取新的治療手段。
目前，腫瘤患者以治療和監(jiān)測為目的的基因檢測，常用樣本有兩種：腫瘤組織和血液。取腫瘤組織做成病理切片用于基因檢測，準(zhǔn)確度高，是腫瘤基因檢測的金標(biāo)準(zhǔn)。如果沒有靶向藥物可用，患者也不要灰心，可以根據(jù)醫(yī)生的建議選擇其他的治療方案，如化療或放療。同時，治療過程中可以再次進行腫瘤基因檢測，看看是否新出現(xiàn)可靶向治療的突變。
（主講人：浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院腫瘤內(nèi)科主任 袁瑛? 副主任醫(yī)師 陳佳琦）
]]>1.發(fā)現(xiàn)新親戚
一旦你的DNA被添加到一組信息庫中，就有望找到有血緣關(guān)系的人，雖然你可能與這些人從未見面。
2.尋找親生父母
許多被收養(yǎng)的孩子長大后通過DNA測試與家譜記錄相匹配來尋找他們的親生父母。
3.患阿爾茨海默病的風(fēng)險
一種名為ApoE的基因有三種變異，如果擁有某些變異，在今后患上阿爾茨海默病的幾率較高。
4.預(yù)測高膽固醇
基因測試可以揭示你是否擁有會導(dǎo)致家族性高膽固醇血癥的基因突變。一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，每500人中就有一人攜帶這種基因突變。
5.患乳糜瀉的風(fēng)險
如果無法做出明確診斷或采用其他排除法，醫(yī)生可能會建議乳糜瀉患者進行基因檢測。乳糜瀉患者要么同時攜帶HLA-DQ2和DQ8基因，要么攜帶其中一個，攜帶任何一個都會增加患乳糜瀉的風(fēng)險。
6.患癌的風(fēng)險
有數(shù)千個基因突變增加了患癌癥的風(fēng)險，但DNA檢測只對其中的少數(shù)進行測試。自己解讀陽性或陰性結(jié)果會加劇擔(dān)憂。一定要接受醫(yī)生指導(dǎo)，不要隨意猜測。
7.適合接受哪種類型的醫(yī)學(xué)治療
藥物基因組學(xué)是一門關(guān)于基因測試的科學(xué)，它能揭示哪種醫(yī)學(xué)治療方法對患者有效。藥物基因組學(xué)通常被用于治療特定類型的癌癥，以確定某種藥物是否起效。目前正在針對其他疾病（心臟病、哮喘、艾滋病等）進行量身定制治療的藥物反應(yīng)性測試。
8.攜帶者檢測
DNA檢測可以揭示父母是否將遺傳病傳遞孩子的風(fēng)險。當(dāng)父母有遺傳病的家族史，或者患特定遺傳病的風(fēng)險增加時，就顯示出這種檢測的價值。
9.產(chǎn)前檢測
在醫(yī)生指導(dǎo)下，父母可以對未出生的胎兒進行產(chǎn)前DNA檢測，發(fā)現(xiàn)胎兒是否有任何染色體異常。它經(jīng)常被用于檢測高危母親的唐氏綜合征。
10.新生兒篩查
世界許多地區(qū)提供了可以在生命早期治療的某些遺傳疾病的新生兒自動篩查，如苯丙酮尿癥（PKU）測試。如果不加以治療，它會導(dǎo)致嚴(yán)重健康隱患。
11.對咖啡因的敏感性
如果你的父母對咖啡因有很強的耐受性，很有可能你對咖啡因不敏感。有一些基因變異在體內(nèi)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)對咖啡因的敏感性，如果父母對咖啡因敏感，你還是少喝為妙。
12.食物過敏
目前科研人員正在搞基因檢測研究，希望為食物過敏提供治療方案。在食物過敏的發(fā)展過程中，遺傳和環(huán)境因素都有影響。
13.識別罪犯
法醫(yī)使用DNA測試幫助識別罪犯和受害者。沒有一個人擁有相同的DNA，這使得它成為一種關(guān)聯(lián)或排除嫌疑人的實用技術(shù)。
14.結(jié)交親密朋友
雖然志同道合的朋友彼此吸引并不奇怪，但如果一直延伸到DNA領(lǐng)域，就會令人驚訝。美國杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院專家發(fā)現(xiàn)，基因?qū)用嫔?，朋友比隨機配對的陌生人更相似。
15.音樂天賦
美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校心理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，音樂天賦是由遺傳決定的，但需要練習(xí)才能充分顯現(xiàn)出來。
16.不合理的恐懼
美國西北大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)專家估計，遺傳基因影響25%~65%特定恐懼癥。雖然目前還沒有發(fā)現(xiàn)單一的恐懼癥基因，但幾個基因的變異結(jié)合在一起，使某人更容易患上恐懼癥。▲（周煜）
]]>受訪專家：
北京大學(xué)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)系副主任 黃 昱
天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院腫瘤分子診斷中心主任 于津浦
北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院社會醫(yī)學(xué)與健康教育系教授 鈕文異
消費級基因檢測有點亂
記者在某電商平臺搜索關(guān)鍵詞“基因檢測”，出現(xiàn)1000多個結(jié)果，項目涉及祖源分析、人格分析、兒童天賦優(yōu)勢分析，還有高血壓、糖尿病、腫瘤等疾病風(fēng)險預(yù)測，甚至包括瘦身減肥檢測、健康戀愛檢測等。檢測費用從幾十元到幾千元不等，其中一款售價為3999元的項目，宣稱可通過1毫升唾液進行全基因組測序，能檢測30億個基因位點，對祖源、皮膚、營養(yǎng)代謝、健康風(fēng)險、遺傳疾病、運動基因等進行檢測。
這些檢測的流程一般是：測試者通過網(wǎng)站或手機應(yīng)用程序下單購買;收到采樣盒后，按說明采集好口腔拭子或唾液后，放置于特制試管中并寄回;幾周后測試者可獲得一份檢測報告。但記者發(fā)現(xiàn)，這些商家大多不提供基因位點原始數(shù)據(jù)，也不標(biāo)明比對數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)解讀專家的資質(zhì)以及評定標(biāo)準(zhǔn)。消費者對此也評價不一，有人贊同：“非常準(zhǔn)，測出我有蒙古人血統(tǒng)?！庇腥藙t質(zhì)疑：“一點都不準(zhǔn)，報告說我12歲開始長痘，可我從來沒長過痘?！薄皥蟾嬲f我偏胖、高血壓、嗜甜，我明明偏瘦、血壓低、不吃甜食?！?/p>
北京大學(xué)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)系副主任黃昱表示，基因檢測是一大類技術(shù)的統(tǒng)稱，除用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)外，在直接應(yīng)用于個人方面，按照其應(yīng)用領(lǐng)域大致可分為兩個方向，一是醫(yī)療級基因檢測，即由醫(yī)生推薦的臨床基因檢測;二是消費級基因檢測，也稱為直接面向顧客的基因檢測。上述檢測項目都屬于后者，是大眾接觸較多、爭議較大的一類。
不少醫(yī)學(xué)專家都揭露過，目前市場上一些基因檢測不可信。如針對基因測智商，四川大學(xué)華西醫(yī)院心理衛(wèi)生中心主治醫(yī)生李元媛表示，智力與基因有關(guān)系，但人們對基因的了解還相當(dāng)淺顯，遠(yuǎn)達不到應(yīng)用它評估個人能力的水平?；蚝湍芰Σ皇且粚σ坏年P(guān)系，一個基因可能和多種能力有關(guān)，不同基因在不同人群中的作用可能是相反的。對于基因與能力之間龐雜的關(guān)系，科學(xué)家還沒有確切的定論。
對于用唾液測癌、一滴血測癌等項目，天津市腫瘤醫(yī)院腫瘤預(yù)防醫(yī)學(xué)中心主任劉俊田表示，雖然臨床上常會用查血液、唾液，檢測腫瘤標(biāo)志物來發(fā)現(xiàn)腫瘤，但拿抽血來說，至少要兩三毫升。臨床上，早期發(fā)現(xiàn)和確診癌癥不能光靠幾項檢查，需要腫瘤?？漆t(yī)生綜合患者的病史、家族史、癥狀體征及其他檢查結(jié)果后，才能下結(jié)論。
采訪中，專家一致認(rèn)為，這些年基因檢測概念火熱，一些公司把消費級基因檢測包裝成專業(yè)級基因檢測，且打著健康名義宣傳銷售，模糊了大眾的選擇，這種行為不僅踩了法律與道德的邊界線，也降低了大眾對于基因檢測科學(xué)性的認(rèn)識。消費級基因檢測依據(jù)的知識和數(shù)據(jù)庫往往不夠完備，解釋和預(yù)測力非常有限，甚至?xí)泻芏嗥姾驼`導(dǎo)，因此娛樂價值往往大于實際價值，公眾應(yīng)有清醒認(rèn)識。
基因記錄每個人的遺傳密碼
基因檢測這項技術(shù)到底能測什么?要解釋基因檢測，先要了解基因。通俗來說，基因是所有生命(包括人在內(nèi)所有生物)的遺傳密碼，它記錄和傳遞著生命的遺傳信息，決定著人的生老病死。每個人的DNA都是獨一無二的，它像一本書，通過不同的排列順序，逐字逐句地記錄著我們的遺傳信息。如果想通過基因認(rèn)識自己，就需要把這些信息提取出來，并翻譯成人類能懂的文字。但這本書是微觀的，我們無法憑借肉眼或簡單工具進行閱讀。
直到1977年，英國化學(xué)家桑格發(fā)明了雙脫氧鏈終止法，這項技術(shù)及吉爾伯特發(fā)明的化學(xué)降解法被稱為一代測序技術(shù)，人們從此可借助此技術(shù)解讀DNA。簡單來說，就是提取被檢測者外周靜脈血或其他組織細(xì)胞的DNA，擴增某段DNA后，通過特定設(shè)備檢測DNA序列，然后分析其所含有的基因功能是否正常。
不過人體內(nèi)有近3萬個基因， 30 億個堿基對，如此龐大的數(shù)字，能認(rèn)識它們非常不易。1990年美國、英國、法國、德國、日本和中國科學(xué)家共同參與了被譽為生命科學(xué) “登月計劃”的人類基因組計劃，并于2003宣布完成所有測序工作，自此世界上有了人類全基因組參考序列，基因測序技術(shù)飛速發(fā)展。2006年二代測序技術(shù)誕生，大大降低了測序成本，提高了測序速度，成為目前應(yīng)用最普遍的技術(shù)。近些年來，第三代、第四代測序技術(shù)也在不斷發(fā)展中。
醫(yī)療級檢測讓治療更精準(zhǔn)
真正的基因檢測目前主要應(yīng)用于疾病診斷方面，也就是公眾不太了解的醫(yī)療級基因檢測，主要應(yīng)用領(lǐng)域有遺傳疾病診斷與篩查、腫瘤診斷等。
在遺傳病診斷與篩查方面，主要有三個應(yīng)用方向。其一，預(yù)防出生缺陷。北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院社會醫(yī)學(xué)與健康教育系教授鈕文異表示，基因檢測在診斷、治療和預(yù)防某些單基因遺傳病方面已有明確的重要意義，單基因遺傳病包括遺傳性耳聾、地中海貧血、苯丙酮尿癥等7000多種，已經(jīng)可以通過夫妻雙方孕前或孕早期基因檢測，顯著降低生育遺傳病患兒的風(fēng)險。其二是兒童先天疾病檢查。其三是成人遺傳病診斷。
天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院腫瘤分子診斷中心主任于津浦表示，腫瘤的診斷和治療方面，基因檢測應(yīng)用也較普遍，主要有三類：一是預(yù)測遺傳性腫瘤的發(fā)病風(fēng)險;二是對腫瘤進行早期診斷與預(yù)后預(yù)測;三是指導(dǎo)腫瘤的靶向精準(zhǔn)治療，比如約占所有肺癌80%的非小細(xì)胞肺癌，一旦明確了患者攜帶的特征性基因突變，直接采用靶向治療，治療效果好于常規(guī)化療。
此外，基因檢測技術(shù)還可幫助人們認(rèn)識、預(yù)防罕見病。黃昱表示，正是由于基因檢測的出現(xiàn)，人類才認(rèn)識到多種疾病類型，比如由于基因突變類型不同，高血壓逐漸被細(xì)分成各種類型。病因?qū)W上的細(xì)分后，有利于精準(zhǔn)治療，直接對突變基因進行干預(yù)。
消費級基因檢測異?；鸨尯芏嗳硕架S躍欲試。對此，專家們呼吁大眾要理性對待，不建議普通人群盲目做基因檢測。根據(jù)醫(yī)生建議，確實需要進行基因檢測的人，應(yīng)當(dāng)去正規(guī)機構(gòu)檢測。鈕文異表示，2015年原衛(wèi)計委推薦了20多個高通量測序試點單位，這些是有資質(zhì)的專業(yè)機構(gòu)，名單可在網(wǎng)上查詢。
專家們認(rèn)為，雖然目前基因檢測市場魚龍混雜，但這項技術(shù)本身是現(xiàn)代生命科學(xué)發(fā)展的一個里程碑，標(biāo)志著人類對自然發(fā)展規(guī)律的認(rèn)識提高到前所未有的水平。未來，基因檢測或許能引領(lǐng)新的醫(yī)療健康模式。
]]>美國奇點大學(xué)設(shè)在加州硅谷心臟地帶，2009年創(chuàng)建，美國宇航局埃姆斯研究中心內(nèi)，是為迎接電腦優(yōu)于人腦的時代來臨，谷歌(Google)與美國宇航局(NASA)展開合作，是致力開辦一所培養(yǎng)未來科學(xué)家的學(xué)校。
Raymond McCauley在奇點大學(xué)北京公開課上重點講述了DNA技術(shù)的發(fā)展，他認(rèn)為數(shù)字生物學(xué)、生命科學(xué)開始走俏，其中最重要的便是DNA技術(shù)。由于受摩爾定律的支配，DNA測序成本在逐漸降低，2014年人類基因測序成本約為每人1000美元;2016年會降到4張披薩的成本;而到2020年，其成本差不多為1毛錢。此外，他還提到了若干將基因技術(shù)變成大眾及消費產(chǎn)品的科技公司，包括Illumina、23andMe和Second Genome等。
通過基因組序列可以了解基因是如何與癌癥、阿爾茨海默氏癥等聯(lián)系一起的，這樣就能找到方法阻止疾病的發(fā)生。這種方法可以讓人類在不久的將來按照自己的喜好“設(shè)計”后代，避免出現(xiàn)畸形或疾病。
Raymond McCauley表示，隨著生命的衰老，我們的DNA會開始出錯，而基因修復(fù)技術(shù)的研究，可以保護我們免受環(huán)境的各種影響，從而開始自我修復(fù)，以保持健康和容顏。
據(jù)西班牙《世界報》網(wǎng)站7月22日報道，美國硅谷奇點大學(xué)教授何塞.路易斯.科代羅稱，到2045年，科技的進步將能阻止人類的衰老，也就是說人類將可以長生不老。
不論是愛滋病還是癌癥，或是饑餓，還是別的什么疾病，在不到30年的時間里，沒有任何疾病可以結(jié)束人類的生命，因為，正如他所說，“衰老是一種可以治愈的疾病?！?/p> ]]>
基因突變帶來作息異常
“這項成果回答了生物體最基本的問題，實至名歸。”中國細(xì)胞生物學(xué)會生物節(jié)律分會會長、蘇州大學(xué)特聘教授徐瓔接到記者電話時難掩激動：“從人類、動物、植物到細(xì)菌，幾乎所有生物體都有生物鐘，它影響著血壓、血糖、睡眠、新陳代謝等各種生理過程和行為方式。更重要的是，生物鐘控制著10%～43%的基因表達?！?/p>
徐瓔2003年在美國加州大學(xué)舊金山分校神經(jīng)科學(xué)部門從事研究工作。“當(dāng)時我們在研究一種‘早睡早起’的基因。當(dāng)?shù)赜袀€家族的人習(xí)慣在3時～4時起床，18時～19時睡覺。研究團隊發(fā)現(xiàn)，這一家族管理睡眠行為的PER2基因發(fā)生了突變。如果把這種突變基因轉(zhuǎn)給小鼠，小鼠同樣會早睡早起?！?/p>
徐瓔回國后繼續(xù)從事相關(guān)研究，她帶領(lǐng)團隊還研究發(fā)現(xiàn)，PER1基因突變的小鼠不僅改變了睡眠時間，還會提前進食。這一研究結(jié)果曾發(fā)表在《細(xì)胞》子刊上。“這也可以在一定程度上解釋某些進食時間異常的現(xiàn)象，比如夜食癥?！毙飙嬚f。
蘇州大學(xué)生物鐘研究中心主任王晗是世界上第一批用斑馬魚模型來研究人類疾病與生物鐘關(guān)系的科學(xué)家之一。斑馬魚基因與人類基因有著87%的同源性，能幫助揭開人類身體的很多奧秘。
“我們采用反轉(zhuǎn)錄病毒插入，使斑馬魚的主要生物鐘基因per1b突變，這一突變使得它們的運動量比正常魚多一倍，行為表現(xiàn)與人類多動癥類似。”王晗的研究團隊由此發(fā)現(xiàn)多動癥和生物鐘有關(guān)，并揭示了注意力缺陷多動癥發(fā)病的新機制。在此基礎(chǔ)上，研究團隊建立了斑馬魚注意力缺陷多動癥動物模型，為大規(guī)模篩選注意力缺陷多動癥藥物提供了重要材料。后來，這一研究成果發(fā)表在美國神經(jīng)科學(xué)學(xué)會官方會刊《神經(jīng)科學(xué)雜志》上。
節(jié)律紊亂類疾病治療或更精準(zhǔn)
此次諾貝爾獎獲得者在果蠅中克隆出per基因，而中國科學(xué)院北京生科院研究員孫中生則克隆了哺乳動物的Per1基因。長期從事疾病與生物鐘調(diào)控機制研究的孫中生指出，不僅是基因，光照、飲食等環(huán)境因素也會影響生物鐘變化。而生物鐘紊亂與精神疾病緊密相關(guān)，同時會導(dǎo)致肥胖、糖尿病、高血壓、高血脂等內(nèi)分泌代謝疾病。
孫中生介紹，光照是生物鐘的重要影響因素之一。如北歐地區(qū)整個冬季光照僅為3小時～4小時，當(dāng)?shù)匾钟舭Y比例大幅上升，需要進行燈光治療。而美國流行病學(xué)調(diào)查顯示，夜班護士月經(jīng)紊亂、代謝性疾病風(fēng)險增高。
“工業(yè)化發(fā)展改變社會環(huán)境。長時間燈光照射、熬夜、借咖啡提神……現(xiàn)代人的很多行為與體內(nèi)固有節(jié)律背道而馳。因忙碌偶爾打亂生物鐘，不會立刻發(fā)病，也最容易被忽略。但長久下去會造成生物鐘失調(diào)，對人體健康有嚴(yán)重?fù)p害，如失眠、免疫力下降、腫瘤易感性增加、誘發(fā)阿爾茨海默癥等腦部疾病，甚至與不孕不育也有關(guān)系?！蓖蹶辖榻B，2013年其研究團隊已找到生物鐘基因紊亂與男性生殖障礙相關(guān)的直接證據(jù)。
“生物鐘研究將給患者提供更精準(zhǔn)的治療方案，提示醫(yī)療操作進行改變，比如調(diào)整檢查或用藥時間，以獲得更佳療效?！蓖蹶辖榻B，某些疾病，如心臟病、哮喘等，患者在晚上的相關(guān)生理指標(biāo)更明顯，在這一時間段進行監(jiān)測檢查結(jié)果更精確。
“生物鐘是一個完整、精確的系統(tǒng)。數(shù)字化和精確性可使生物鐘研究成為其他生命科學(xué)提供研究的示范?！毙飙嬚f。
生物鐘調(diào)整成為新課題
“在生命起源的進化過程中，太陽系中的生物體構(gòu)成的24小時生命節(jié)律，是一種與環(huán)境達到最佳平衡的適應(yīng)機制。偶爾偏離24小時后，規(guī)律睡眠和飲食，生物鐘也自身具備重設(shè)的能力。一般大腦需要1周，肝臟、腸胃需要兩周?！睂O中生介紹，人體自身的生物節(jié)律實際上是23.76小時，在24小的時光照作用下，精妙的生物鐘順應(yīng)自然保持著24小時的生物節(jié)律。
“生物節(jié)律是一個系統(tǒng)性的調(diào)控，使得我們能夠更好適應(yīng)時空變換，比如幫助我們在國際旅行中調(diào)整時差?！毙飙嬚f，隨著全球化演進，處于不同時區(qū)的人們越來越多會在同一時間做同一件事情，如國際會議、金融交易等，如何能在關(guān)鍵時刻調(diào)整生物鐘，降低事故發(fā)生率是研究方向。孫中生介紹，美國已研發(fā)出72小時不睡覺的藥物，可在有特殊需要時提高警覺性，增強生物節(jié)律。
徐瓔還指出，在航天事業(yè)中，宇航員脫離了由于地球24小時晝夜自轉(zhuǎn)，如何在地球以外的星際空間調(diào)整自己的生物鐘，也是未來的研究課題。
國內(nèi)研究接近世界前沿
據(jù)了解，20世紀(jì)90年代是生物鐘研究發(fā)展的黃金時期。從現(xiàn)象到基因機理，從果蠅模型到小鼠再到人類，研究內(nèi)容、手段都有很大的突破。
“事實上，中國很早就有關(guān)于節(jié)律的描述性研究，但沒有從分子機制層面的探索?！毙飙嫿榻B，目前的研究者大部分都有在國外學(xué)習(xí)工作的經(jīng)歷。此次諾貝爾獎得主霍爾和羅斯巴什的兩篇文章都有中國科學(xué)家的貢獻。
王晗介紹，現(xiàn)在全國已有幾十個大學(xué)和科研單位的近100個實驗室在從事植物、動物、人類以及睡眠相關(guān)的生物鐘相關(guān)研究。2013年國家自然科學(xué)基金委員會就也召開會議來探討并且布局中國的生物節(jié)律的研究。
“目前，國內(nèi)的生物鐘研究水平接近世界前沿，果蠅、植物、斑馬魚、小鼠各類研究模型齊備，發(fā)展快，與國際交流頻繁?！蓖蹶辖榻B，近年來，美國、日本、歐洲的學(xué)者都曾與我國研究者合作開展研究課題并組織國際會議。
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