“和田項目”

日本人類基因組計劃的歷史始于所謂的“和田計劃”，該計劃首次提出了DNA測序技術的自動化。

20世紀70年代末發(fā)展起來的DNA測序技術帶來了分子生物學的一場革命。然而，它需要特殊的技能，一個熟練的研究人員的生產(chǎn)率只有每天1000個堿基。即使是一個小基因的測序，也需要單調(diào)乏味的工作。

1981年，Wada通過引進日本工業(yè)的高質(zhì)量機器人技術，提出了DNA測序技術的自動化（圖1）。

圖1：和田在1981年提出了DNA測序技術的自動化的建議

和田認為，這不僅將使研究人員從繁重的工作中解脫出來，還將有力地促進生命科學和生物技術的發(fā)展。和田的提議得到了科技廳科技促進專項協(xié)調(diào)基金的大力支持，并與日立、富士照相膠片、精工等高校和企業(yè)合作實施。前三年的預算約為9億日元。1987年，Wada在《自然》雜志上發(fā)表了一篇題為“自動高速DNA測序”的報告，其中指出，該項目開發(fā)的技術已達到每天100萬堿基的測序速度，每個堿基的成本為9.2日元。

同年，和田在林原基金會的贊助下，在岡山組織了一次DNA自動測序國際研討會。他的報告在《自然》雜志上的影響力足以吸引許多頂尖科學家和工程師，包括沃爾特·吉爾伯特（諾貝爾獎獲得者）、勒羅伊·胡德（美國DNA測序自動化領域的領軍人物）和倫納特·菲利森（歐洲分子生物學組織主任）（圖2）。與會者積極討論了自動化DNA測序技術的進展以及該技術對人類基因組計劃的影響。

圖2：1987年7月，DNA自動測序國際研討會與會者的合影。

Wada還提出了一個雄心勃勃的愿景，即建立一個配備自動高速DNA測序線的國際DNA測序中心。他在《自然》雜志的報告中說：“我們預見到DNA測序超級中心將在幾個國家建立，并將成為各國努力擴大和建立人類知識的象征?！备鶕?jù)他的提議，1988年在里肯開始建造一條自動化的高速DNA測序線。大約在同一時間，這家美國公司應用了生物系統(tǒng)公司（Biosystems），稍晚一點，日立公司（Hitachi）向市場發(fā)布了小型實驗室規(guī)模的自動DNA測序儀。這些緊湊的DNA測序儀已被國際基因組研究界廣泛使用。名為HUGA-1的RIKEN系統(tǒng)于1991年完成，但非常遺憾，它似乎為時已晚。緊湊型DNA測序儀已經(jīng)在大多數(shù)基因組研究實驗室/中心得到應用。因此，RIKEN系統(tǒng)參與基因組測序的機會較少。

Wada對國際DNA測序中心的雄心勃勃的提議是在90年代中期美國和英國的大型基因組中心和日本1998的Rikun基因組科學中心（GSC）以不同的方式實現(xiàn)的，這將在下面進行描述。

日本人類基因組計劃

盡管Wada提出了開創(chuàng)性的建議，HGP的概念還是在美國建立起來，并與包括日本在內(nèi)的許多國家共享。在日本，科學技術廳（STA）、教育、科學和文化部（Monbusho）、衛(wèi)生和福利部（MHW）以及國際貿(mào)易和工業(yè)部（MITI）等多個部和機構(gòu)為HGP采取了行動。1989年，日本科學委員會發(fā)表了促進人類基因組計劃的建議。然而，日本未能建立一個統(tǒng)一的國家計劃，部分原因是官僚的宗派主義。

日本在國際人類基因組計劃方面進展緩慢，這似乎與美國和國際人類基因組計劃領導人詹姆斯·沃森有關。1989年7月，他給日本基因組計劃領導人松原健一（Ken ichi Matsubara）寫了一封信，威脅說除非日本為基因組計劃支付“公平份額”，否則日本科學家將無法獲得DNA序列數(shù)據(jù)庫。在如此嚴厲的批評下，蒙布紹在松原的卓越領導下建立了一個全面的人類基因組研究計劃。通過兩年的試點研究，松原和他的同事們，包括吉田三雄、吉川廣史、菅內(nèi)孝、高村三郎和作者（圖3）都有一個共同的信念，即人類基因組計劃的流動應該在不久的將來給日本的生命科學框架帶來革命性的變化，并提出了一個全面的（人類）基因組研究計劃，其中不僅包括人類基因組的結(jié)構(gòu)分析，還包括廣泛的功能分析（圖4）。此外，該提案強調(diào)了生物信息學對未來基因組科學發(fā)展的重要性。此外，還建議建立人類基因組研究中心作為促進這些項目的核心設施。

圖3：1988年，松原和他的同事們在日本伊祖半島參加人類基因組計劃規(guī)劃委員會的會議。 

圖4：松原和他的同事們于1990年編寫的日本人類基因組研究提案的封面。

這一提議得到了文部省決策委員會的批準，并在科學研究資助（KAKENHI）制度下設立了兩個新項目：“人類基因組分析”項目（首席研究者：K.Matsubara）和“基因組信息”項目（PI:M.Kanehisa）。這兩個項目始于1991年，有100多名研究人員參與。“人類基因組分析”項目得到了KAKENHI新的5年特別項目的財政支持（預算約為每年5億日元）?！盎蚪M信息”項目的預算每年約為1億日元。

數(shù)量有限的研究人員，包括大木賢雄、中村裕介、清水信和作者。STA對HGP的貢獻在早期是有限的，但是在20世紀90年代后期，STA為HGP提供了強有力的支持，后面將討論。

在人類基因組之外，農(nóng)林水產(chǎn)?。∕AFF）計劃了水稻基因組計劃，MITI提議開發(fā)用于基因組研究的生物技術儀器，MHW計劃了一個分析與衰老和疾病有關的基因，特別是癌基因的項目。

與解碼人類基因組的國際努力相一致，人們認識到有必要成立一個負責國際合作的組織，并成立一個名為HUGO（人類基因組組織）的國際組織，該組織成立于1988年。維克多·麥庫西克（Victor McKusick）是HUGO的主席，1989年，來自23個國家的220名科學家參與了HUGO的活動。來自日本的松原健一被提名為HUGO的副主席，另外還有9名科學家參加了HUGO的活動，其中包括HUGO的創(chuàng)始成員清水信史（Nobuyoshi Shimizu）和本州田久久（Tasuku Honjo），以及三木Yoshida、Minoru Kanehisa、Akiyoshi Wada、Susumu Nishimura、Yoji Ikawa、Michio Oishi和作者。

概述

人類基因組計劃的第一階段集中于基因組圖譜的構(gòu)建。在日本，基因組圖譜構(gòu)建是文部省“人類基因組圖譜構(gòu)建”項目及日本理化學研究所STA項目的一部分。除了圖譜構(gòu)建之外，文部省計劃還促進了廣泛的基因組科學，包括人類和實驗生物的功能分析以及基因組研究的技術開發(fā)。此外，生物信息學是基因組科學中一個新興的關鍵角色，由Kanehisa領導的另一個文部省項目“基因組信息”所推動。為了支持和促進基因組科學的這些新活動，1992年在東京大學醫(yī)學科學研究所成立了人類基因組研究中心?？偟膩碚f，日本在人類基因組計劃的第一階段成功地構(gòu)建和發(fā)展了一個平衡良好的基因組科學平臺。

人類基因組圖譜的構(gòu)建

在HGP的第一階段，日本的研究人員集中于特定染色體的圖譜構(gòu)建，包括6號、8號、11號、21號和22號染色體。其中，21號染色體定位研究進展顯著。由Misao Ohki的小組繪制的染色體21的NotI限制圖被認為是國際社會的一個里程碑式的成就。Ohki和作者團隊的序列標記NotI和SfiI連接克隆為Daniel Cohen領導的國際團隊構(gòu)建21號染色體酵母人工染色體（YAC）重疊群圖提供了堅實的錨定點。此外，Nobuyoshi Shimizu組構(gòu)建了獨特的，染色體特異性文庫通過對21號和22號染色體進行分類來構(gòu)建圖譜。中村裕介和他的團隊是克隆圖譜構(gòu)建中最活躍的群體。他們把重點放在染色體6和8上，在那里繪制了各種遺傳疾病和腫瘤抑制基因的圖譜。

功能基因組學的發(fā)展

文部省項目在功能基因組學方面也取得了重大成就，尤其是在cDNA分析方面。例如，Sumio Sugano和Kazuo Maruyama的oligo-cap方法是全長cDNA克隆的一個重大突破。傳統(tǒng)的cDNA合成是從mRNAs 3B端的oligo-a尾開始的。然而，這種新的方法使cDNA合成從mRNA 5B端的帽狀結(jié)構(gòu)開始。這種方法被廣泛應用于全長cDNA文庫的構(gòu)建，特別是在20世紀90年代后期由MITI支持的螺旋研究所（Helix Research Institute）如后所述。Kousaku Okubo及其同事的“體圖”項目為功能基因組學提供了一個新的獨特概念。他們收集了人類和小鼠100多個組織和細胞的基于mRNA的基因表達譜（map）。

文部省項目還促進了實驗模式生物的基因組分析，包括秀麗隱桿線蟲、釀酒酵母和枯草芽孢桿菌。其中，小原直樹及其同事的成就值得關注。他們與一個法國小組合作完成了枯草桿菌基因組的測序和功能注釋。

人類基因組研究中心和生物信息學的發(fā)展

人類基因組研究中心，配備了自動DNA測序儀（圖5）和超并行計算機，于1992年在東京大學醫(yī)學科學研究所成立，作為促進文部省基因組計劃的核心設施。

圖5：1992年，東京大學醫(yī)學研究所人類基因組研究中心DNA測序?qū)嶒炇摇?/span>

該中心由三個實驗室組成，特別是由Toshihisa Takagi領導的基因組數(shù)據(jù)庫實驗室、由作者領導的人類基因組分析實驗室和由Minoru Kanehisa領導的基因組信息學實驗室。在項目的第一階段，該中心在日本建立基因組科學平臺方面發(fā)揮了主導作用。特別是基因組數(shù)據(jù)庫和基因組信息學實驗室與“基因組信息”項目的研究人員共同構(gòu)建了一個堅實的基因組信息學平臺，包括許多基因組分析工具和各種數(shù)據(jù)庫。此外，他們還通過組織培訓課程和教程成功地招募了生物信息學研究人員。

國際合作與協(xié)作

HGP舉辦了許多國際合作研究、國際會議、研討會和會議。其中，HGM93國際會議和21號染色體測序聯(lián)合會應被視為日本研究界發(fā)揮主導作用的活動。

HGM（最初是人類基因圖譜，后來是人類基因組會議）是基因組學中規(guī)模最大、質(zhì)量最高的會議之一。自20世紀80年代以來，HGM每年在美國舉行一次，但1993年的會議（HGM93）于1993年11月14日至17日在神戶舉行。這次會議由松原健一主持，與會者超過700人，其中包括近400名外國與會者。主講嘉賓包括維克托·麥庫西克、勒羅伊·胡德、弗朗西斯·柯林斯、馬克·拉思羅普和讓·魏森巴赫。這次會議是一次向國際社會展示日本基因組活動進展的好機會，也是日本研究人員學習歐美前沿基因組學的好機會。

然而，1994年10月在華盛頓特區(qū)舉行的下一次HGM會議的氣氛與上次在神戶舉行的會議大不相同。在美國和英國的大基因組中心的大多數(shù)領導人提出了他們的計劃和進展，即將到來的大規(guī)?；蚪M測序階段的HGP。國際項目顯然正在朝著下一階段發(fā)展。顯然，如果不采取適當行動，日本可能會落后。對此，東京大學人類基因組研究中心主任、文部省計劃人類基因組研究小組組長酒井裕久（作者）立即與戴維·帕特森一起提議，發(fā)起一個國際21號染色體測序聯(lián)合會。21號染色體是日本基因組群體中最具代表性的染色體。這一提議得到了國際21號染色體研究界的贊同，該聯(lián)盟于1994年11月在日本和德國研究人員的領導下成立（圖6）。如下文所述，該協(xié)作組成為日本擴大其在HGP活動的重要戰(zhàn)略基地。

圖6：國際21號染色體測序聯(lián)合會成員

ELSI和其他國內(nèi)活動

人類基因組計劃（HGP）相當重視圍繞解碼人類基因信息（終極個人信息）的倫理、法律和社會問題（ELSI）。“人類基因組分析”項目將其預算的近2%用于ELSI的研究。一個獨特的與ELSI相關的活動是為記者和科學作家提供的一系列教程，為基因組研究人員提供了一個寶貴的機會，通過主流媒體與公眾交流HGP的意義、影響和進展。同樣，日本科學促進會支持一系列特別論壇，主要基因組科學家討論日本基因組科學的發(fā)展和未來方向。

概述

在人類基因組計劃的第二階段，研究工作集中在人類基因組的測序上。國際聯(lián)合會于1996年2月在百慕大舉行了一次會議，會上提出并同意了稱為“百慕大原則”的重要原則，即向公眾迅速公布DNA序列數(shù)據(jù)。

到1998年，隨著Hideki Kambara開發(fā)的高性能多毛細管測序儀的發(fā)明，測序技術發(fā)生了巨大的變化，它帶來了比傳統(tǒng)方法高一個數(shù)量級的測序能力。這一創(chuàng)新導致Celera Genomics公司宣布全基因組測序處于商業(yè)水平。這在公共和私營部門之間造成了嚴重沖突。在這兩個部門之間不尋常的競爭下，構(gòu)建了兩個人類基因組草案序列。

為了跟上大規(guī)模測序的階段性轉(zhuǎn)變，日本理化學研究所基因科學中心于1998年成立。該中心對人類基因組測序草案做出了重大貢獻。此外，RIKEN中心與慶應義塾大學和三個德國小組合作，在完成21號染色體方面發(fā)揮了主導作用。20世紀90年代末，基因組科學在日本發(fā)展成為生命科學的一大潮流，各種基于基因組的新項目相繼啟動。文部省啟動了一個新的5年計劃“基因組科學：生物科學的新前沿”，MITI支持成立了螺旋研究所，這是一家與10家制藥公司的合資企業(yè)。此外，日本千禧年計劃還啟動了許多新項目，包括日本理工大學的單核苷酸多態(tài)性研究中心。

國際人類基因組測序協(xié)作組和百慕大原則

1995年前后，人類基因組計劃從最初的繪圖階段轉(zhuǎn)入第二個測序階段，1996年2月，來自各國和各大中心的人類基因組計劃領導人齊聚百慕大，為全人類基因組測序提供更好的合作。來自日本的松原、作者和中村最初被邀請出席，但由于其他原因未能出席。取而代之的是小原直樹和服部正彥作為日本代表出席了會議。會上提出了一系列重要原則，即百慕大原則。最重要的是，2kb或更多的序列組件應在24小時內(nèi)發(fā)布到國際公共DNA序列數(shù)據(jù)庫（GenBank、EMBL和DDBJ），不受任何限制。同意百慕大原則的中心和團體組成了國際人類基因組測序聯(lián)盟（圖7）。

圖7：國際人類基因組測序聯(lián)盟于1988年在百慕大成立，詹姆斯·沃森在前排中心。

然而，百慕大原則在日本并沒有被順利接受，因為這些原則不符合日本資助機構(gòu)和決策者的傳統(tǒng)政策，即以競爭為基礎促進科學和技術。然而，該項目的雄心勃勃的目標要求遵守國際合作準則，百慕大原則最終被接受，作者和清水的團體也加入了這個聯(lián)盟。在會議上，與會者還決定了每個國家和中心的排序份額，其中日本和德國根據(jù)1994年底成立的國際21號染色體測序聯(lián)合會宣布21號染色體為其第一個目標。

多毛細管測序儀和Hideki Kambara

20世紀80年代后期開發(fā)的平板凝膠型DNA自動測序儀對HGP的早期發(fā)展起到了重要作用。然而，由于平板凝膠電泳系統(tǒng)必須在有限的高壓電場下工作，以避免焦耳過熱，數(shù)據(jù)生成速度受到限制。這樣的限制可以用毛細管電泳系統(tǒng)來克服，它允許用更高電壓的電場進行電泳。然而，毛細管電泳系統(tǒng)在多毛細管陣列系統(tǒng)中同時檢測信號存在一些技術難點。日立研究員Hideki Kambara成功開發(fā)了一種獨特而強大的方法，稱為“多重鞘層流動技術”，并獲得專利，并于1993年演示了在多毛細管陣列系統(tǒng)中同時檢測信號。1998年，與日立和應用生物系統(tǒng)公司合作，配備Kambara設備的多毛細管DNA測序儀商業(yè)化（圖8）。新的測序器顯示出一個以上的高數(shù)據(jù)生產(chǎn)率，并在人類基因組計劃帶來了巨大的進步。然而，它也引發(fā)了公共部門和私營部門之間的激烈競爭，如下所述。

圖8：日立研究員Hideki Kambara和ABI3700

人類基因組測序草圖

1998年5月，克雷格·文特（Craig Venter）宣布成立一家名為Celera Genomics的風險公司，其目標是在商業(yè)水平上對整個人類基因組進行測序。Celera采用了一種稱為全基因組鳥槍測序法的策略，配備了100多個多毛細管測序儀，即，人類基因組的所有片段都被隨機測序，然后數(shù)據(jù)被計算機組裝起來，以確定整個基因組序列。文特宣布，全基因組測序?qū)⒃趲啄陜?nèi)完成，Celera將獲得最具商業(yè)價值的基因?qū)＠?/span>

他們的策略與國際協(xié)作組的逐級克隆策略形成鮮明對比，國際協(xié)作組的逐級克隆策略在不受任何使用限制的情況下，為公眾提供包括最高質(zhì)量染色體位置在內(nèi)的序列數(shù)據(jù)。Celera的行動顯然是對國際協(xié)作組公益努力的嚴肅反駁。該協(xié)作組討論了這一情況，并采用了基于克隆的全基因組鳥槍測序方法，作為對抗Celera侵略的臨時戰(zhàn)略。在公共部門，20個中心和實驗室參與，包括日本的RIKEN基因組科學中心（GSC）和慶應大學。

經(jīng)過近2年的激烈競爭，這兩個行業(yè)都宣布了草案的結(jié)束。雖然RIKEN GSC是相對較晚的角落，與美國和英國的大中心相比，RIKEN GSC對草圖序列（表1）做出了顯著的貢獻（第六個最大數(shù)量的序列數(shù)據(jù)）。

2000年6月26日，在美國首都華盛頓舉行了慶祝選秀結(jié)束的儀式，克林頓總統(tǒng)出席了儀式，弗朗西斯·柯林斯和克雷格·文特爾出席了儀式。英國總理托尼·布萊爾也通過電視進行了遠程訪問。由于日本眾議院大選，日本首相森喜朗無法參加。

2001年2月，《自然》雜志和《科學》雜志分別發(fā)表了關于人類基因組序列草案的摘要論文。這個序列草案覆蓋了大約92%的基因組，大約2.7gb，大約有145000個缺口。數(shù)據(jù)的準確率估計為99.9%或更高。這篇論文成功地繪制了人類基因組的第一幅粗略圖景，總的蛋白質(zhì)編碼基因數(shù)估計在32000個左右（表2）。

日本基因組測序工作和RIKEN基因組科學中心

當HGP進入第二階段時，由于美國和英國的經(jīng)費不足，大規(guī)模測序的日本限制受到限制。STA籌集了大規(guī)模人類基因組測序的資金（總額4億日元，約合每年360萬美元），分配給四個領導小組：中村組負責3號和13號染色體癌癥相關區(qū)域的測序，清水組負責22號和21號染色體的測序，作者組為21號染色體，Hidetoshi Inoko組為6號染色體HLA區(qū)。然而，與美國人類基因組預算相比，這項資金的規(guī)模非常小，1996財年為2.43億美元，次年為2.66億美元。

很明顯，日本的預算不足以在國際項目中發(fā)揮重要作用，因此日本基因組研究人員，包括作者，在大規(guī)模DNA測序的資金籌措方面做出了巨大的努力。經(jīng)過嚴格的討論和調(diào)查，STA開始籌款，并于1998年10月在RIKEN成功建立了基因組科學中心（GSC，圖9）。這是日本歷史上極為重要的一步。如果沒有日本RIKEN總務委員會，日本在國際社會中的貢獻將微乎其微。該中心成為日本基因組科學的旗艦。

圖9：1998年10月，在RIKEN成功建立了基因組科學中心

該研究小組由和田指導，由三個研究小組組成：由作者領導的人類基因組研究小組；由林崎駿領導的轉(zhuǎn)錄組研究小組；以及由橫山重樹領導的結(jié)構(gòu)生物學研究小組。人類基因組研究小組配備了十余臺高性能多毛細管DNA測序儀，在國際人類基因組計劃中發(fā)揮了重要作用。如前所述，該中心對人類基因組草圖序列做出了第六大貢獻，對最終完整序列也做出了重大貢獻。此外，該小組在完成下文所述的人類21號染色體方面發(fā)揮了主導作用。轉(zhuǎn)錄組研究小組開發(fā)了全面系統(tǒng)的小鼠cDNA分析，并通過一個名為FANTOM的項目在轉(zhuǎn)錄組世界發(fā)揮了領導作用。結(jié)構(gòu)生物學研究小組，配備了大量高性能核磁共振儀，作為蛋白質(zhì)3000項目的一部分，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)分析。

人類21號染色體的完成和日本在HGP中的貢獻

按照草案排序的努力，國際團隊不斷努力，完成了一項高質(zhì)量的任務。

基于逐克隆策略的人類基因組序列分析。第一個染色體是第22號染色體，由英國桑格中心于1999年12月與美國和日本（KIO）團隊合作完成。六個月后，即2000年5月，第二個完成的染色體為第21號染色體，這是由日本和德國團隊領導的21號染色體測序聯(lián)盟完成的。特別是，RIKEN GSC團隊在完成中發(fā)揮了主導作用。盡管這是第二條完整的染色體，但它允許我們通過整合第一條完整的22號染色體的數(shù)據(jù)來繪制人類基因組的獨特景觀。首先，它表明基因分布極不均勻，特別是存在一個稱為“基因沙漠”的基因貧乏區(qū)（圖10）。

圖10：人類21號染色體GDC含量和基因分布極不均勻。

此外，整個人類基因組中蛋白質(zhì)編碼基因的總數(shù)估計接近40000個。與之前估計的70000-140000個基因相比，這個估計數(shù)非常低，并激發(fā)了對人類基因組中總基因數(shù)的積極討論。據(jù)估計，40000個基因的數(shù)量接近后來公布的人類基因組草案和完成的人類基因組序列中20000-32000個基因的數(shù)量。21號染色體的完成是日本在國際社會展示其存在的里程碑。

日本基因組科學的進展與拓展

與人類基因組測序相一致，日本基因組學界成功地擴展和加強了基因組科學的研究平臺。文部省在1996年啟動了一個新的5年計劃“基因組科學”。新項目由三個研究小組組成：人類基因組研究小組、功能基因組學研究小組和基因組信息學研究小組。人類基因組研究小組專注于分析功能上重要的基因和區(qū)域，如導致不治之癥的基因、癌癥相關區(qū)域和基因組印記基因。功能基因組學研究小組擴大了全長cDNA分析，以及實驗模式生物的功能基因組學，如果蠅、線蟲和酵母。高性能DNA測序儀產(chǎn)生的大量序列數(shù)據(jù)將生物信息學提升為基因組科學的一個主要學科。為了應對環(huán)境的急劇變化，基因組信息學研究小組廣泛地開發(fā)和構(gòu)建了各種新的工具、算法和數(shù)據(jù)庫。其中，Kanehisa及其同事構(gòu)建的KEGG（京都基因和基因組百科全書）是第一個整合了基因組、化學和系統(tǒng)功能信息的數(shù)據(jù)庫，目前已被全球廣泛認可和利用。為了加強數(shù)據(jù)驅(qū)動的基因組科學，Monbusho向東京大學人類基因組研究中心引進了一個超級計算機系統(tǒng)。日本DNA數(shù)據(jù)庫（DDBJ)，國家遺傳研究所的國際公共數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)庫活動現(xiàn)在與NBDC（國家生物科學數(shù)據(jù)庫中心)。

2000年，日本文部?。∕onbusho）和科學技術廳（STA）改組為日本文部?。∕EXT），并在優(yōu)先領域科學研究的資助下啟動了一項新的5年基因組研究促進計劃。

除了促進基礎學術研究外，政府還將重點轉(zhuǎn)向生物技術的基礎研究應用。MITI支持制藥公司成立了一家合資公司Helix research Institute，旨在生產(chǎn)大量全長cDNA并為其申請專利。作為一個國際項目，MAFF推動了水稻基因組計劃進入全基因組測序階段。此外，作為日本千年計劃的一部分在衛(wèi)生保健和生物技術方面進行了重大投資。例如，MEXT在里肯成立了SNP研究中心，致力于建立個性化醫(yī)療。MITI啟動了幾個新項目，包括工業(yè)微生物基因組分析、全長人類cDNA功能分析、功能蛋白質(zhì)組學、標準SNP項目和生物信息學技術開發(fā)。MAFF還啟動了一項新的基于基因組的作物育種計劃。

國際合作與HUGO Pacific

人類基因組計劃廣泛刺激了世界各國和地區(qū)的基因組研究。在這種情況下，HUGO采取了各種行動來促進國際合作，例如組織一年一度的人類基因組學會議。日本研究人員積極參與雨果活動，以促進亞洲地區(qū)的基因組科學。在HUGO Pacific東京辦事處的支持下，HUGO Pacific會議在亞洲多個城市舉行，包括釜山（韓國）、巴厘島（印度尼西亞）和帕塔亞（泰國）。其中，著名的HUGO Pacific活動包括HUGO泛亞洲單核苷酸多態(tài)性倡議，該倡議旨在根據(jù)亞洲流行的基因組變異來確定其特征。這一倡議是在2002年上海人類基因組會議上發(fā)起的，由作者作為HUGO的總裁提出，并在Edison Liu的領導下實施，來自亞洲國家和地區(qū)的近百名基因組科學家參與了這一倡議。研究進展在2005年的《京都議定書》上發(fā)表，最終報告在2009年的《科學》雜志上發(fā)表。

概述

經(jīng)過國際上一個染色體測序聯(lián)盟的努力，最終以最高質(zhì)量完成了人類染色體的測序。除了21號染色體和22號染色體外，日本研究人員在11號染色體的完成中發(fā)揮了主導作用，并對18和8號染色體的完成做出了重大貢獻。最后，在2003年4月14日，Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)50周年之際，國際財團宣布人類基因組序列完成。這一歷史性成就舉世矚目。在日本，日本代表團的代表訪問了日本首相小泉純一郎，并對項目期間日本政府的長期支持表示感謝。此外，六國政府首腦發(fā)表聯(lián)合聲明，慶祝這一歷史性成就。

人類基因組序列的完成

在測序草案階段結(jié)束后，國際研究小組又回到了最初的策略，即通過染色體某種方式以最高質(zhì)量完成人類基因組序列。該財團將最終目標定在2003年4月，也就是沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)50周年。

“草稿序列”主要要求測序的技術速度和能力。然而，完整的測序是完全不同的。它需要用專業(yè)的知識和眼睛來填補空白。在聯(lián)合體中，幾乎每6個月在戰(zhàn)略會議上檢查和審查一次進展情況。上一次戰(zhàn)略會議于2002年8月在RIKEN GSC舉行（圖11）。

圖11：2002年8月在RIKEN GSC舉行的國際人類基因組測序聯(lián)合會戰(zhàn)略會議。

2003年4月14日，國際研究小組終于宣布人類基因組測序完成。

“完整數(shù)據(jù)”覆蓋2.85GB，準確率超過99.99%，估計有341個小缺口（表2）。大約1%的基因組沒有被覆蓋，因為當時的技術無法克隆這些區(qū)域。這些數(shù)據(jù)通過公共數(shù)據(jù)庫向公眾披露，以及關于完成的全基因組序列的總結(jié)論文發(fā)表于2004年。對每一條染色體的詳細分析被逐一單獨發(fā)表。

日本研究人員對全基因組測序計劃的貢獻是顯著的。RIKEN和慶應義塾團隊于2000年5月與三支德國團隊合作完成了21號染色體。除了這些先前提到的成就外，Keio團隊在1999年12月和英國和美國團隊合作完成了第22號染色體的貢獻，RIKEN團隊與麻省理工學院的Broad Institute合作完成了11號染色體和18號染色體的主要研究。慶應義塾團隊還與麻省理工學院博德研究所合作，為8號染色體的測序做出了貢獻。此外，作者想指出的是，RIKEN GSC領導的國際團隊成功地完成了黑猩猩22號染色體（對應人類21號染色體）的測序，這使得人類進化的獨特視角成為可能。

日本的貢獻如圖12所示。由日本隊排列的地區(qū)以國旗示出。負責每一條染色體的領導機構(gòu)顯示在國旗所指染色體的下方。

圖12：日本對完成人類基因組序列的貢獻摘要。由日本隊排列的區(qū)域以日本國旗顯示。每個染色體底部的國旗顯示每個染色體的領導中心的國籍。對于11號和21號染色體，RIKENGSC起主導作用。

慶?；顒雍吐?lián)合聲明

全世界都在慶祝人類基因組的完成。在日本，日本代表團的四位領導人坂崎佳彥（作者）、清水信孝（Nobuyoshi Shimizu）、井上英彥（Hidetoshi Inoko）和杉原英彥（Hideaki Sugawara）與日本首相豐田章男（Atsuko Tohyama）一起訪問了日本首相小泉純一郎（Jun ichiro Koizumi），報告人類基因組的完成情況，并特別感謝日本政府的長期支持。在儀式上，領導人向總理贈送了一套包含整個序列數(shù)據(jù)的光盤（圖13）。此外，為慶祝這一歷史性成就的完成，六個參與人類基因組計劃的國家的政府首腦發(fā)布了“聯(lián)合聲明”。

圖13：日本首相小泉純一郎和日本團隊（作者和清水）的代表于2003年4月14日在Kantei（首相官?。┡e行了完成人類基因組測序的慶祝儀式。

  聯(lián)合聲明指出：

“我們，美利堅合眾國、聯(lián)合王國、日本、法國、德國和中國的政府首腦，自豪地宣布，我們六國的科學家已經(jīng)完成了人類基因組的DNA的30億個堿基對的基本序列。這一基因序列為我們了解自己提供了一個基本的心理平臺，從中我們將在生物醫(yī)學科學以及人類的健康和福利方面取得革命性的進展。我們祝賀所有參與這個項目的人的創(chuàng)造力和獻身精神。他們的杰出工作將作為一項里程碑式的成就載入科學技術史和人類歷史?！?/span>

背景

這個聯(lián)合聲明的想法最初是在Toh-ichi Sakata（MEXT研究促進局局長）、Kazuo Todani（MEXT生命科學部主任）和計劃在日本完成人類基因組大腦的作者的非正式會議上產(chǎn)生的。這一想法于2002年5月在冷泉港實驗室被國際財團提出并獲得批準。初稿由作者起草，后來由邁克爾·摩根和弗朗西斯·柯林斯修訂，以獲得六國政府首腦的批準。

人類基因組計劃是全球研究人員的一項歷史性成就，他們成功地完成了人類基因組序列、人類基因藍圖，為了解我們自己提供了堅實的基礎。日本基因組學界為其對這一歷史性成就的顯著貢獻感到自豪。還應注意的是，日本基因組學界與這一國際項目合作，成功地組織和發(fā)展了必要的國內(nèi)聯(lián)盟，以推動上述各種雄心勃勃的基因組科學。

人類基因組的完成并不是最終的目標，但它是生命科學新時代的開始。人類基因組的完成給基因組科學帶來了革命性的變化，特別是在全球范圍內(nèi)的醫(yī)學領域。例如，我們現(xiàn)在能夠在很短的時間內(nèi)確定我們自己的整個基因組序列，利用所謂的下一代DNA測序儀，根據(jù)我們自己的遺傳背景選擇最佳的醫(yī)療保健。我們現(xiàn)在正處于個性化醫(yī)療的時代。在日本，基因組醫(yī)學通過各種項目得到了積極的推廣，這些項目目前由國家醫(yī)學研究項目的總部日本醫(yī)學研究與發(fā)展機構(gòu)（AMED）進行了很好的協(xié)調(diào)。

此外，目前在測序技術上的進展，或下一代DNA測序儀，可以讓我們對地球上所有生物的基因組進行測序和分析。如此龐大的所有生物體的基因組信息，是生物體通過36億年生命進化獲得的智慧寶庫。我們現(xiàn)在正朝著一個新的階段前進，利用有機體的智慧造福人類，再加上基因組編輯和合成生物學等新興技術。

可以說，人類基因組計劃在21世紀引發(fā)了生命科學和生物技術的革命。