吳瑞卿 曾昕 王智

（口腔疾病研究國家重點實驗室，四川大學(xué),四川成都610041）

·學(xué)術(shù)討論·

人類基因組計劃和人類基因組單體型圖計劃:口腔醫(yī)學(xué)的機遇、挑戰(zhàn)與對策思考

吳瑞卿 曾昕 王智

（口腔疾病研究國家重點實驗室，四川大學(xué),四川成都610041）

人類基因組計劃和人類基因組單體型圖計劃的實施與逐步完成，構(gòu)建起一張精度更高信息更完整的多人種遺傳多態(tài)圖譜，有望破譯人類遺傳密碼，實現(xiàn)疾病的分子診斷與個體化治療。本文簡要在回顧人類基因組計劃和人類基因組單體型圖計劃的建立過程、目標(biāo)和已獲得成果的基礎(chǔ)上，提出口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域通過人才培養(yǎng)模式的改進，多學(xué)科交叉聯(lián)合，加強國家口腔醫(yī)學(xué)研究基地的建設(shè)，啟動口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域國家重大基礎(chǔ)研究計劃4個方面的應(yīng)對策略，以迎接挑戰(zhàn)。

人類基因組計劃；人類基因組單體型圖計劃；口腔；遺傳易感性

人類基因組計劃和人類基因組單體型圖計劃的實施與逐步完成，構(gòu)建起一張精度更高信息更完整的多人種遺傳多態(tài)圖譜，有望破譯人類遺傳密碼，實現(xiàn)疾病的分子診斷與個體化治療。本文簡要回顧人類基因組計劃（human genomic project，HGP）和人類基因組單體型圖計劃（human genomic haplotype map project，簡稱HapMap）的建立過程、目標(biāo)和已獲得的成果，在此基礎(chǔ)上提出口腔醫(yī)學(xué)所面臨的機遇、挑戰(zhàn)以及應(yīng)對策略。

1 人類基因組計劃概述

人類細胞的23對染色體上含有總量為5萬～10萬個基因，約3×109對堿基對。然而，長期以來，人類對導(dǎo)致人類5 000多種遺傳性疾病、腫瘤和其他遺傳易感性疾病的基因仍不十分明了，這些基因約占總基因數(shù)的90%。

1990年，世界性的跨世紀(jì)工程——人類基因組計劃，在美國的帶動下正式啟動。該計劃的目標(biāo)是在15年內(nèi)，通過提供30億美元的資助，完成人類全部DNA分子核苷酸序列的測定。隨后，英國、法國、日本、加拿大、俄羅斯、中國等許多國家積極響應(yīng)。該計劃得到世界各國的高度重視，如歐洲建立了“歐洲人類基因組計劃”，日本建立了“人體前沿科學(xué)計劃”[1-3]。

中國的HGP起步較晚，但中國人口眾多，有56個民族和許多遺傳隔離群，擁有世界上最豐富的遺傳家系資源。1993年和1996年啟動以“重大疾病相關(guān)基因的定位、克隆、結(jié)構(gòu)與功能研究”為目標(biāo)的國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）課題，1998年又正式確立HGP為國家計劃并在上海成立了中國人類基因組研究中心，著重收集和保存我國民族獨特的基因組，研究民族間基因組的差異[4]。

2 國際人類基因組單體型圖計劃的概況

2.1 單核苷酸基因多態(tài)性、單體型、單體型圖

單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNPs）是人類基因組中最豐富的一種DNA序列變化，是指在基因水平上由單個核苷酸變異而引起的DNA序列多態(tài)性。人類的所有群體中大約存在1 000萬個SNPs位點，其中稀有的SNPs位點的頻率至少有1%。相鄰SNPs的等位位點傾向于以一個整體遺傳給后代。

位于染色體上某一區(qū)域的一組相關(guān)聯(lián)的SNPs等位位點被稱作單體型。大多數(shù)染色體區(qū)域只有少數(shù)幾個常見的單體型（每個具有至少5%的頻率），它們代表了一個群體中人與人之間的大部分多態(tài)性。一個染色體區(qū)域可以有很多SNPs位點，但是只用少數(shù)幾個標(biāo)簽SNPs，就能夠提供該區(qū)域內(nèi)大多數(shù)的遺傳多態(tài)模式。

單體型圖將描述人類常見的遺傳多態(tài)模式。它包括染色體上具有成組緊密關(guān)聯(lián)SNPs的區(qū)域，這些區(qū)域中的單體型，以及這些單體型的標(biāo)簽SNPs。同時，單體型圖還將標(biāo)示出那些SNPs位點關(guān)聯(lián)不緊密的區(qū)域[5]。

2.2 國際人類基因組單體型圖計劃

HapMap是繼HGP之后人類基因組研究領(lǐng)域的又一重大研究計劃。HapMap計劃起始于2002年，由美國、加拿大、中國、日本、英國、尼日利亞等國研究機構(gòu)發(fā)起、參與及完成。中國由中國科學(xué)院北京基因組研究所牽頭，承擔(dān)3、21和8號染色體短臂單體型圖的構(gòu)建，約占總計劃的10%。項目共取樣270個正常個體，其中歐洲30個三聯(lián)家系，亞洲45個中國人、45個日本人，非洲30個三聯(lián)家系[6]。

3 人類基因組計劃和人類基因組單體型計劃聯(lián)系

人類基因組計劃的最終目標(biāo)是破譯人類DNA分子的全部核苷酸順序，建立人類遺傳物質(zhì)的一整套信息數(shù)據(jù)庫。即繪制出遺傳連鎖圖、物理圖、序列圖和轉(zhuǎn)錄圖。這4張圖譜組成了不同層次、分子水平上的人類第2張解剖圖，可以在DNA全序列闡明的基礎(chǔ)上建立染色體的三維結(jié)構(gòu)。

國際人類基因組單體型圖計劃可看作基因組計劃的第2個階段。理論上，研究者通過對全部1 000萬個SNPs位點都進行基因分型，也能夠?qū)ふ壹膊∫赘械膮^(qū)域。但是，目前用這種方法進行鑒定的成本過于昂貴。通過單體型圖計劃將鑒定出20萬～100萬個標(biāo)簽SNPs位點，從而提供與1 000萬個SNPs位點大致相同的圖譜信息。HapMap項目向公眾開放所有的試驗數(shù)據(jù)，新的SNPs位點、SNPs基因分型試驗設(shè)計、SNPs鑒定結(jié)果和頻率，以及構(gòu)建的單體型一經(jīng)產(chǎn)生，將很快發(fā)布，以讓任何研究者利用這些信息。這樣將大幅度地減少成本使研究易于進行[7]。

最終通過對DNA全序列的解析和SNPs易感位點的鑒定，使醫(yī)學(xué)上的5 000多種遺傳疾病以及惡性腫瘤、心血管疾病等由此得到預(yù)測、預(yù)防、早期診斷和治療。除了這些基因組圖譜外，各國的人類基因組和單體型計劃還包括其他與之密不可分的內(nèi)容，如模式生物、信息學(xué)技術(shù)、法律、社會問題的研究。

4 人類基因組計劃和人類基因組單體型圖計劃的成就

現(xiàn)該計劃已取得一系列成就。2000年6月26日人類基因組計劃參與國宣布：人類基因組的工作草圖（含90%以上人體堿基對的位置信息）已繪制完成，并于1年之后的2001年6月，科學(xué)家完成全部基因測序工作，拿出完成圖。而人類基因組單體型圖計劃Ⅰ期于2005年完成，共成功分型約100萬個SNPs，全基因組平均3 kb一個SNPs位點。由于染色體塊狀結(jié)構(gòu)，也即連鎖不平衡的存在，Ⅰ期數(shù)據(jù)可以捕獲大部分基因組上的遺傳差異信息。Ⅱ期數(shù)據(jù)共成功分型300多萬個SNPs位點，密度約為Ⅰ期數(shù)據(jù)的3倍，構(gòu)建起一張精度更高信息更完整的多人種遺傳多態(tài)圖譜[8-9]。

5 口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的機遇與挑戰(zhàn)

5.1 應(yīng)用基礎(chǔ)——確定幾種常見口腔疾病的遺傳易感性

5.1.1 口腔腫瘤的易感性有證據(jù)表明某些癌癥表現(xiàn)出遺傳易感性，其中典型者稱高外顯綜合征，提示在腫瘤的發(fā)生中除體細胞變異外，種系變異也起一定作用。越來越多的證據(jù)表明，癌癥的遺傳易感性與某種或某些基因的突變有關(guān)。而口腔腫瘤的基因易感性研究初步提示：gstt1、xrcc、gstm1、p53、p450、白細胞介素-8等基因多態(tài)性與腫瘤表型相關(guān)[10]。

5.1.2 口腔黏膜疾病的遺傳易感性黏膜病中最常見的2種免疫相關(guān)疾病口腔扁平苔蘚和復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍均提示有較強的遺傳特征：有家族聚集現(xiàn)象，10%～12%的扁平苔蘚患者有患該病的一級親屬，而正常對照的一級親屬患病率只有0.4%。中國沈陽地區(qū)184例復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍病例中直系親屬發(fā)病占60.4%。而過去30年中，世界各地對扁平苔蘚和復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍患者的重復(fù)研究[11-12]表明，腫瘤壞死因子α、腫瘤壞死因子β、核因子-κB、血管生長因子、Fc受體樣因子3、白細胞介素-1、白細胞介素-6、白細胞介素-10、白細胞介素-8、干擾素-γ、Serotonin transporter基因多態(tài)性可能與兩者的易感性相關(guān)。牙周疾病的遺傳易感性。牙周炎是一種宿主易感性的疾病，但其有效位點與疾病發(fā)生及表型的關(guān)系仍未確立。有研究[13]發(fā)現(xiàn)，白細胞介素基因家族、集落刺激因子、腫瘤壞死因子、CD14、炎癥介質(zhì)、結(jié)構(gòu)因子、S100A8基因上游調(diào)控區(qū)、基質(zhì)金屬蛋白酶、趨化性三肽甲硫氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸受體基因多態(tài)性均與牙周炎表型相關(guān)。

5.2 經(jīng)典遺傳學(xué)分析方法的局限性與對策

上述口腔疾病遺傳易感性的研究主要應(yīng)用經(jīng)典的SNPs方法，但存在下列問題。1）效率低。分析方法是一個一個基因位點進行PCR擴增后用凝膠電泳檢測，耗時；若要進行全基因組的研究，費用巨大。2）難以發(fā)現(xiàn)未知的與疾病相關(guān)的基因。3）遺傳結(jié)構(gòu)多樣。疾病病程改變具有多樣性和復(fù)雜性，其遺傳背景可能并非由單個高外顯性基因決定，而是一些相關(guān)的低外顯性易感基因累加的結(jié)果。所以單個或多個基因的特征并不能取得有意義的成果。所以基于HGP和HapMap項目資源，尋求一種具備高度自動化、高通量、高準(zhǔn)確性和低成本的SNPs測定方法是將基因多態(tài)性研究推向廣泛深入應(yīng)用的必備條件。疾病有效基因的確立有賴于人類基因組測序的完成、測序技術(shù)的進步和生物信息學(xué)的發(fā)展。

HGP和HapMap為克服上述問題提供了可能性，并且，新近出現(xiàn)的在上述研究成果基礎(chǔ)上興起的全基因組掃描技術(shù)、生物信息學(xué)技術(shù)等，為克服經(jīng)典遺傳學(xué)分析方法的局限性提供了手段。這些研究方法的應(yīng)用，有利于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)：1）分子診斷。通過對候選基因的確認和研究，可能會揭示一批具有相同或相似分子機制的疾病亞型，以此分型行分子診斷；2）預(yù)后判定。口腔的疾病即使臨床病損類似，卻常常表現(xiàn)出不同的預(yù)后。所以揭示預(yù)后差異的遺傳本質(zhì)，將有利于高危人群早期干預(yù)措施的實施；3）個體化治療。在未來疾病診治中，或許對突變基因和或關(guān)鍵分子的檢測將起決定性作用，成為比顯微鏡下組織學(xué)檢查更重要的項目。建立于分子遺傳機制基礎(chǔ)上的個性化醫(yī)療已初顯成效，通過不斷完善，這種全新的戰(zhàn)略有望使人類與腫瘤之間的戰(zhàn)役發(fā)生歷史性轉(zhuǎn)折，以至贏得最終勝利。

5.3 關(guān)于迎接機遇與挑戰(zhàn)的幾點思考

面對HGP和HapMap帶來的機遇，必須密切注意以下幾個方面，以迎接HGP和HapMap引領(lǐng)的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得的革命性突破對口腔醫(yī)學(xué)帶來的挑戰(zhàn)，包括以下4方面。

5.3.1 人才培養(yǎng)模式要調(diào)整人才培養(yǎng)計劃，強調(diào)與生命科學(xué)前沿相結(jié)合，去除與現(xiàn)代學(xué)科前沿不適應(yīng)的課程；生源來源要多元化，改革招生模式，允許基礎(chǔ)學(xué)科的學(xué)生選學(xué)口腔醫(yī)學(xué)，口腔醫(yī)學(xué)的學(xué)生有機會學(xué)習(xí)生命科學(xué)的前沿理論和技術(shù)；讓學(xué)生們早期接觸科研，增強對科學(xué)研究的興趣，發(fā)現(xiàn)學(xué)科前沿感興趣的問題并進行相關(guān)的研究。

5.3.2 多學(xué)科交叉聯(lián)合攻關(guān)解決口腔的重大科學(xué)問題HGP和HapMap都是全球性的重大國際合作項目，其研究進展之快，牽動范圍之廣，都是史無前例的，更顯示了多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)的重要性?？谇会t(yī)學(xué)要走出去，將相關(guān)的研究問題，引入基礎(chǔ)科學(xué)的研究領(lǐng)域。同時，口腔醫(yī)學(xué)也要請進來，將相關(guān)的先進的研究思想、技術(shù)、設(shè)備引入口腔醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域；更重要的是，吸引重要的基礎(chǔ)學(xué)科的人才，與口腔醫(yī)學(xué)研究的人才一道，為同一目標(biāo)、同一重大問題，共同攻關(guān)，取得突破。以充分利用HGP和HapMap實施所帶來的契機，充分利用大多數(shù)口腔疾病累及人群廣、位置表淺、觀察容易、能反復(fù)取材研究的優(yōu)勢，致力于發(fā)現(xiàn)更多微小的與疾病關(guān)聯(lián)的基因變異,避免重復(fù)的追隨性的工作，尋找口腔炎癥、免疫疾病、腫瘤等發(fā)生、發(fā)展的原因并尋找有效的防治方法，所得研究結(jié)果還可為其他領(lǐng)域的研究提供新的模式和思路。

5.3.3 加強國家口腔醫(yī)學(xué)研究基地的建設(shè)加強對國家級的研究基地——口腔疾病研究國家重點實驗室的投入和建設(shè)，特別是完善基因組/蛋白組學(xué)研究技術(shù)平臺，發(fā)揮國家重點實驗室對口腔醫(yī)學(xué)研究的核心骨干和牽引作用，引領(lǐng)全國口腔醫(yī)學(xué)學(xué)科，充分利用我國的病源優(yōu)勢，在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，也取得又快又好的發(fā)展。

5.3.4 盡快啟動口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域國家重大基礎(chǔ)研究計劃目前，全國還沒有專門的針對口腔疾病的國家級重大基礎(chǔ)研究計劃，應(yīng)利用我國HGP和HapMap帶來的機遇，加強口腔醫(yī)學(xué)的建設(shè)，以《國家“十一五”科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》等所倡導(dǎo)的建立和完善具有中國特色的生物技術(shù)創(chuàng)新體系，全面提升我國生物技術(shù)的整體競爭力的發(fā)展目標(biāo)為基準(zhǔn)，獲取國家大力度科研經(jīng)費支持，迎接國際基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展所帶來的挑戰(zhàn)。國家有關(guān)部門應(yīng)加以重視，予以支持。

總之，目前正處在人類遺傳學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵時刻,口腔領(lǐng)域的科研人員已做好準(zhǔn)備，希望所獲取的有效信息不僅可服務(wù)于口腔醫(yī)學(xué)，也能為其他醫(yī)學(xué)提供研究的模版和基礎(chǔ)。

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（本文編輯湯亞玲）

口腔外科新利器——賽特力公司超聲骨刀

超聲領(lǐng)域領(lǐng)先制造商法國賽特力公司于2005年推出了用于口腔外科的超聲設(shè)備：PiezotomeTM超聲骨刀。注冊證號：國食藥監(jiān)械（進）字2007第2230109號。超聲骨刀主要用于骨切開術(shù)、骨整形術(shù)、骨嵴擴張、韌帶切開術(shù)、上頜竇提升等棘手的精細手術(shù)。使用PiezotomeTM超聲骨刀，可以毫不費力地進行精細的切割手術(shù)并且不會損傷軟組織。術(shù)后疼痛輕微，愈合迅速。而且，不用十分費力，即可獲得清晰的切割刀口。

由于選定的頻率在28～36 kHz之間，所以PiezotomeTM超聲骨刀只對硬組織有效，從而降低了軟組織受損的危險。發(fā)生器間歇產(chǎn)生低幅值超聲波振動，這種經(jīng)調(diào)諧的超聲切割可使組織放松并使其微結(jié)構(gòu)得到最佳的修復(fù)，因而切割創(chuàng)面清晰整齊，有利于創(chuàng)口更好地愈合。

超聲骨刀的工作尖堅固耐用，且振幅受到控制，因而切割精度非常高。另外，手柄操縱非常靈活，工作尖的設(shè)計符合解剖形態(tài)，易于進行非常棘手的手術(shù)。

PiezotomeTM超聲骨刀還對切割表面有止血作用。超聲空化作用可以限制血液滲出且利于從工作區(qū)清除骨屑，使醫(yī)生能非常清楚地看到手術(shù)區(qū)，并可避免可能導(dǎo)致組織退化的術(shù)區(qū)溫度升高及骨灼傷。

賽特力公司研發(fā)部門與口腔專家合作，獨家推出專利產(chǎn)品——IntralLift上頜竇內(nèi)提升套裝，利用水動力提升斯奈德膜，可實現(xiàn)上頜竇提升和植入種植體同期進行，大大縮短了治療時間，令患者更加安全、舒適。

在原有LC拔牙尖基礎(chǔ)上，又研制出了Extraction拔牙套裝。拔牙尖可以用于拔除阻生齒，還可以完成根尖剝離、牙半切及截根術(shù)等。纖細的拔牙尖結(jié)合超聲技術(shù)，能夠輕松通過牙周膜間隙，剝離牙周膜。工作尖規(guī)則線性運動，避免了慣性碰撞，降低了鄰牙損傷的危險，實現(xiàn)了快速微創(chuàng)治療。

PiezotomeTM超聲骨刀是進行預(yù)種植手術(shù)（骨切開術(shù)、上頜竇提升、拔牙）時的首選工具，此外還可用于傳統(tǒng)的超聲治療。只要接上超聲手柄，就可以使用超聲領(lǐng)域的近80多個賽特力專業(yè)超聲工作尖進行牙周病、牙髓病、潔牙及修復(fù)等治療。PiezotomeTM超聲骨刀——口腔外科手術(shù)成功和安全的保證。

更詳盡的產(chǎn)品信息請咨詢法國艾龍集團北京辦事處（原法國賽特力-碧蘭公司）。電話：010-64657011/2/3/4；電子郵件：beijing@cn.acteongroup.com；網(wǎng)站:www.cn.acteongroup.com。

法國艾龍集團北京辦事處

Human genomic project and human genomic haplotype map project：Opportunitiy,challenge and strategy in stomatology

WU Rui-qing,ZENG Xin,WANG Zhi.
（State Key Laboratory of Oral Diseases,Sichuan University,Chengdu 610041,China）

The human genomic project and the international HapMap project were designed to create a genomewide database of patterns of human genetic variation,with the expectation that these patterns would be useful for genetic association studies of common diseases,thus lead to molecular diagnosis and personnel therapy.The article briefly reviewed the creation,target and achievement of those two projects.Furthermore,the authors have given four suggestions in facing to the opportunities and challenges brought by the two projects,including cultivation improvement of elites,cross binding of multi-subjects,strengthening construction of research base and initiation of natural key scientific project.

human genomic project；human genomic haplotype map project；stomatology；genetic susceptibility

R 781

A

10.3969/j.issn.1000-1182.2010.04.030

1000－1182（2010）04－0457-04

2009-04-09；

2009-06-20

國家自然科學(xué)基金資助項目（30801294和30725041）

吳瑞卿（1987—），男，山西人，學(xué)士

王智，Tel：028-85503480