文l徐鑫

从秦始皇的万里长城到美国的「曼哈顿计划」，从瑞士群山里若隐若现的大型强子对撞机（LargeHadronCollider）到中东阿拉伯湾上高耸入云的迪拜塔，人类历史上从来不缺少雄心勃勃的大项目（Magaprojects）。

生物领域更是激情、梦想、气魄、以及金钱挥洒驰骋的舞台。

49年前的年圣诞前夕（23号），当时的美国总统尼克松在「美国国家癌症法案」（NationalCancerAct）上签字，标志着美国决定倾举国之力攻克癌症的决心。这在历史上被称为「癌症战争」（Waroncancer）。

20年之后的九十年代，人类基因组计划（HumanGenomeProject）的大幕缓缓拉开。这次是总统里根向国会递交了申请。美国人计划用15年的时间，也就是到年，完成人类基因组的测序。

这样有影响的工程，是每个总统梦寐以求的展示自己政绩的舞台。于是在年，一个跨时代的年份，克林顿就迫不及待地和英国首相布莱尔宣布了人类基因组计划的草图，而3年后人类基因组才大体完成，6年后的年，最后一个染色体——最长的1号染色体的序列才最终确定。

自从人类基因组计划的提出，又是20年过去了，美国人又蠢蠢欲动。年4月2日，美国总统奥巴马宣布了「脑计划」的开启（BRAINInitiative(BrainResearchthroughAdvancingInnovativeNeurotechnologies）。美国人试图弄清楚人类大脑中每个神经元的活动。

这些计划的成败得失，现在还很难看清楚，评价总要在多年以后才能相对公允。但是不可否认的事实是，其中一些计划是非常成功的，如人类基因组计划。

这个计划不仅揭示了人类约个基因的全序列，发现了人类基因组中普遍的片段重复（SegmentalDuplications）现象，还为很多后序的工作奠定了基础。

一花多叶：人类基因组相关计划

基因组计划

人类基因组计划（HumanGenomeProject）虽然用不同来源的样本测序并作为参考序列（ReferenceGenome）。但是大部分序列（70%）来自于纽约布法罗地区一个匿名的捐献者。

所以很显然，这个序列不能代表所有人，因为人与人之间在DNA序列上是如此不同：人们之间在0.1%到0.4%左右的基因组序列上存在差异，这导致了我们彼此的千差万别。

于是人们希望对更多的人进行测序，以便了解不同人在基因组上的差异。这就是诞生于年1月的个基因组计划（GenomesProject）的背景。

个基因组计划最后选择了个志愿者进行DNA测序。为了覆盖尽可能广泛的人群，这些志愿者是被精心挑选的。

他们包括来自尼日利亚南部城市伊巴丹的约鲁巴人（Yoruba），来自东京的日本人，来自北京的中国人，美国犹他州的居民（祖先来自北欧和西欧），来自肯尼亚Webuye的Luhya人，肯尼亚Kinyawa的Maasai人，来自意大利的Toscani人，来自秘鲁首都利马的秘鲁人，来自休斯顿的Gujarati印第安人，来自丹佛地区的中国人，来自洛杉矶的墨西哥裔，以及来自美国西南部的非洲人后裔。

随着测序技术的发展，测序的时间和成本迅速下降。人类基因组计划用了13年，而个基因组计划尽管在工作量上大大超过前者，但是这个在年启动的项目，到了年就宣布完成。

个基因组计划总结了人类基因组的很多特征，比如突变频率（10-8perbasepairpergeneration）、突变的数量等信息。这些信息的重要性，从第一篇个基因组计划文章的引用次数就能看出来：发表于年的名为Amapofhumangenomevariationfrompopulation-scalesequencing的文章，现在已经被引用了0多次，相信多年以后，它可能成为生物领域最有影响力的文章之一。

EncyclopediaofDNAElements(ENCODE)

人类基因组中编码蛋白质的基因大约是个，只占基因组大小的1-2%，其它的序列有什么样的作用？

为了回答这个问题，年，就是人类基因组计划基本完成的年头，美国国立人类基因组研究所（USNationalHumanGenomeResearchInstitute(NHGRI)）又启动了专门针对基因组中的非编码序列的ENCODE项目。

从年9月开始，ENCODE发表了一系列文章展示自己的成果。这个项目发现，人类基因组中大约20%的非编码DNA是有功能的，这些功能主要是涉及到基因表达的调控。60%的非编码DNA没有明确的功能。

TheCancerGenomeAtlas（TCGA）

基因组蕴含了无数的信息，各种疾病在基因组上有什么样的改变？或者说，什么样的基因组改变造就了不同的疾病。

这是个很大的问题。作为同基因组关系密切，又越来越成为人类负担的癌症，首当其冲的成为科学家研究的对象：人们希望揭示癌症的基因组构成。这样就诞生了癌症基因组研究项目TheCancerGenomeAtlas（TCGA）。

TCGA开始于年，由美国癌症研究所（NationalCancerInstitute）发起。这个项目有几个特点：样本数量多——大约个病人样本；覆盖的基因组信息丰富——基因表达谱，拷贝数变异谱，单核苷酸多态性，DNA甲基化，外显子，microRNA，甚至一定量样品的全基因组测序；最后，涉及的肿瘤类型多，几乎涵盖所有已知肿瘤。

现在，这个项目的很多研究结果已经陆续开始发表。各种癌症的基因组改变已经得到揭示。比如发表在新英格兰医学杂志上的关于急性骨髓白血病（AML）的癌症基因组的文章。

除了美国的TCGA项目外，英国还有类似的项目：由Well