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简介 国际人类基因组计划（HGP）取得了巨大突破——解码了整个人类基因组、我们自己的基因蓝图，开启了医学和人类生命科学的新篇章。 这一历史性的项目最初由Renato Dulbecco等顶尖科学家设想，并于20世纪80年代中期由美国能源部提出，后来由美国国家卫生研究所提出，因为拟议的项目规模巨大，它不仅在科学和技术方面，而且在社会和经济可行性方面都受到了广泛的审议。最后，根据国家研究委员会的建议，HGP在美国被确立为国家项目。 1981年，一位日本研究员Akiyoshi Wada提出了一个关于DNA测序技术自动化的开创性项目，这是HGP的一个重要步骤。尽管和田进行了开拓性工作，但日本未能启动全国统一的项目。相反，教育、科学和文化部（Monbusho）和科技署（STA）独立启动了人类基因组研究的新计划。其他国家也启动了人类基因组研究计划，HGP在1991开始作为美国、英国、日本、法国和德国之间的国际合作项目（中国随后加入）。 HGP的设计分为三个阶段，即基因组定位阶段、全基因组测序阶段和全基因组序列注释阶段。为了实现这些目标，国际协作组引进了各种新技术、新概念和新方案，给生命科学带来了革命性的变化。例如，该项目积极融合了工程学的力量，特别是DNA测序技术的自动化，使科学家能够产生大量的数据，并带来了一种由大量数据驱动的生命科学的新风格。这种数据驱动的研究提升了生物信息学作为生命科学的一门科学学科。此外，该协作组还提出了一个新的开放数据共享概念，称为“百慕大成功国际合作原则”。在项目过程中，协作组面临着各种挑战，如私营公司Celera Genomics提出的挑战。然而，协作组克服了这些障碍，最终于2003年4月宣布人类基因组完成。 国际人类基因组计划的历史已经以各种形式得到了很好的描述，主要是从美国和英国这一项目的主要参与者的观点。然而，从其他创始成员国的观点来看，几乎没有发表什么意见。在这方面，这篇综述是独一无二的，它让我们深入了解了日本主要研究人员在人类基因组计划期间的成就。 日本是人类基因组计划的创始成员国之一，从其早期到最后阶段都做出了重大贡献。这些贡献包括：Akiyoshi Wada在DNA测序技术自动化方面的开创性工作；日本团队在完成21号和11号染色体测序中的领导作用以及Hideki Kambara成功开发关键设备——高速多重毛细管DNA测序仪。此外，与国际项目合作，日本基因组学界成功组织了促进广泛基因组科学所需的国内联盟，包括独特的功能cDNA程序，多种医学基因组学，以及独特的功能基因组数据库的开发。 “和田项目” 日本人类基因组计划的历史始于所谓的“和田计划”，该计划首次提出了DNA测序技术的自动化。 20世纪70年代末发展起来的DNA测序技术带来了分子生物学的一场革命。然而，它需要特殊的技能，一个熟练的研究人员的生产率只有每天1000个碱基。即使是一个小基因的测序，也需要单调乏味的工作。 1981年，Wada通过引进日本工业的高质量机器人技术，提出了DNA测序技术的自动化（图1）。 图1：和田在1981年提出了DNA测序技术的自动化的建议 和田认为，这不仅将使研究人员从繁重的工作中解脱出来，还将有力地促进生命科学和生物技术的发展。和田的提议得到了科技厅科技促进专项协调基金的大力支持，并与日立、富士照相胶片、精工等高校和企业合作实施。前三年的预算约为9亿日元。1987年，Wada在《自然》杂志上发表了一篇题为“自动高速DNA测序”的报告，其中指出，该项目开发的技术已达到每天100万碱基的测序速度，每个碱基的成本为9.2日元。 同年，和田在林原基金会的赞助下，在冈山组织了一次DNA自动测序国际研讨会。他的报告在《自然》杂志上的影响力足以吸引许多顶尖科学家和工程师，包括沃尔特·吉尔伯特（诺贝尔奖获得者）、勒罗伊·胡德（美国DNA测序自动化领域的领军人物）和伦纳特·菲利森（欧洲分子生物学组织主任）（图2）。与会者积极讨论了自动化DNA测序技术的进展以及该技术对人类基因组计划的影响。 图2：1987年7月，DNA自动测序国际研讨会与会者的合影。 Wada还提出了一个雄心勃勃的愿景，即建立一个配备自动高速DNA测序线的国际DNA测序中心。他在《自然》杂志的报告中说：“我们预见到DNA测序超级中心将在几个国家建立，并将成为各国努力扩大和建立人类知识的象征。”根据他的提议，1988年在里肯开始建造一条自动化的高速DNA测序线。大约在同一时间，这家美国公司应用了生物系统公司（Biosystems），稍晚一点，日立公司（Hitachi）向市场发布了小型实验室规模的自动DNA测序仪。这些紧凑的DNA测序仪已被国际基因组研究界广泛使用。名为HUGA-1的RIKEN系统于1991年完成，但非常遗憾，它似乎为时已晚。紧凑型DNA测序仪已经在大多数基因组研究实验室/中心得到应用。因此，RIKEN系统参与基因组测序的机会较少。 Wada对国际DNA测序中心的雄心勃勃的提议是在90年代中期美国和英国的大型基因组中心和日本1998的Rikun基因组科学中心（GSC）以不同的方式实现的，这将在下面进行描述。 日本人类基因组计划 尽管Wada提出了开创性的建议，HGP的概念还是在美国建立起来，并与包括日本在内的许多国家共享。在日本，科学技术厅（STA）、教育、科学和文化部（Monbusho）、卫生和福利部（MHW）以及国际贸易和工业部（MITI）等多个部和机构为HGP采取了行动。1989年，日本科学委员会发表了促进人类基因组计划的建议。然而，日本未能建立一个统一的国家计划，部分原因是官僚的宗派主义。 日本在国际人类基因组计划方面进展缓慢，这似乎与美国和国际人类基因组计划领导人詹姆斯·沃森有关。1989年7月，他给日本基因组计划领导人松原健一（Ken ichi Matsubara）写了一封信，威胁说除非日本为基因组计划支付“公平份额”，否则日本科学家将无法获得DNA序列数据库。在如此严厉的批评下，蒙布绍在松原的卓越领导下建立了一个全面的人类基因组研究计划。通过两年的试点研究，松原和他的同事们，包括吉田三雄、吉川广史、菅内孝、高村三郎和作者（图3）都有一个共同的信念，即人类基因组计划的流动应该在不久的将来给日本的生命科学框架带来革命性的变化，并提出了一个全面的（人类）基因组研究计划，其中不仅包括人类基因组的结构分析，还包括广泛的功能分析（图4）。此外，该提案强调了生物信息学对未来基因组科学发展的重要性。此外，还建议建立人类基因组研究中心作为促进这些项目的核心设施。 图3：1988年，松原和他的同事们在日本伊祖半岛参加人类基因组计划规划委员会的会议。 图4：松原和他的同事们于1990年编写的日本人类基因组研究提案的封面。 这一提议得到了文部省决策委员会的批准，并在科学研究资助（KAKENHI）制度下设立了两个新项目：“人类基因组分析”项目（首席研究者：K.Matsubara）和“基因组信息”项目（PI:M.Kanehisa）。这两个项目始于1991年，有100多名研究人员参与。“人类基因组分析”项目得到了KAKENHI新的5年特别项目的财政支持（预算约为每年5亿日元）。“基因组信息”项目的预算每年约为1亿日元。 数量有限的研究人员，包括大木贤雄、中村裕介、清水信和作者。STA对HGP的贡献在早期是有限的，但是在20世纪90年代后期，STA为HGP提供了强有力的支持，后面将讨论。 在人类基因组之外，农林水产省（MAFF）计划了水稻基因组计划，MITI提议开发用于基因组研究的生物技术仪器，MHW计划了一个分析与衰老和疾病有关的基因，特别是癌基因的项目。 与解码人类基因组的国际努力相一致，人们认识到有必要成立一个负责国际合作的组织，并成立一个名为HUGO（人类基因组组织）的国际组织，该组织成立于1988年。维克多·麦库西克（Victor McKusick）是HUGO的主席，1989年，来自23个国家的220名科学家参与了HUGO的活动。来自日本的松原健一被提名为HUGO的副主席，另外还有9名科学家参加了HUGO的活动，其中包括HUGO的创始成员清水信史（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 人类基因组计划的第一阶段集中于基因组图谱的构建。在日本，基因组图谱构建是文部省“人类基因组图谱构建”项目及日本理化学研究所STA项目的一部分。除了图谱构建之外，文部省计划还促进了广泛的基因组科学，包括人类和实验生物的功能分析以及基因组研究的技术开发。此外，生物信息学是基因组科学中一个新兴的关键角色，由Kanehisa领导的另一个文部省项目“基因组信息”所推动。为了支持和促进基因组科学的这些新活动，1992年在东京大学医学科学研究所成立了人类基因组研究中心。总的来说，日本在人类基因组计划的第一阶段成功地构建和发展了一个平衡良好的基因组科学平台。 人类基因组图谱的构建 在HGP的第一阶段，日本的研究人员集中于特定染色体的图谱构建，包括6号、8号、11号、21号和22号染色体。其中，21号染色体定位研究进展显著。由Misao Ohki的小组绘制的染色体21的NotI限制图被认为是国际社会的一个里程碑式的成就。Ohki和作者团队的序列标记NotI和SfiI连接克隆为Daniel Cohen领导的国际团队构建21号染色体酵母人工染色体（YAC）重叠群图提供了坚实的锚定点。此外，Nobuyoshi Shimizu组构建了独特的，染色体特异性文库通过对21号和22号染色体进行分类来构建图谱。中村裕介和他的团队是克隆图谱构建中最活跃的群体。他们把重点放在染色体6和8上，在那里绘制了各种遗传疾病和肿瘤抑制基因的图谱。 功能基因组学的发展 文部省项目在功能基因组学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方法是全长cDNA克隆的一个重大突破。传统的cDNA合成是从mRNAs 3B端的oligo-a尾开始的。然而，这种新的方法使cDNA合成从mRNA 5B端的帽状结构开始。这种方法被广泛应用于全长cDNA文库的构建，特别是在20世纪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“体图”项目为功能基因组学提供了一个新的独特概念。他们收集了人类和小鼠100多个组织和细胞的基于mRNA的基因表达谱（map）。 文部省项目还促进了实验模式生物的基因组分析，包括秀丽隐杆线虫、酿酒酵母和枯草芽孢杆菌。其中，小原直树及其同事的成就值得关注。他们与一个法国小组合作完成了枯草杆菌基因组的测序和功能注释。 人类基因组研究中心和生物信息学的发展 人类基因组研究中心，配备了自动DNA测序仪（图5）和超并行计算机，于1992年在东京大学医学科学研究所成立，作为促进文部省基因组计划的核心设施。 图5：1992年，东京大学医学研究所人类基因组研究中心DNA测序实验室。 该中心由三个实验室组成，特别是由Toshihisa Takagi领导的基因组数据库实验室、由作者领导的人类基因组分析实验室和由Minoru Kanehisa领导的基因组信息学实验室。在项目的第一阶段，该中心在日本建立基因组科学平台方面发挥了主导作用。特别是基因组数据库和基因组信息学实验室与“基因组信息”项目的研究人员共同构建了一个坚实的基因组信息学平台，包括许多基因组分析工具和各种数据库。此外，他们还通过组织培训课程和教程成功地招募了生物信息学研究人员。 国际合作与协作 HGP举办了许多国际合作研究、国际会议、研讨会和会议。其中，HGM93国际会议和21号染色体测序联合会应被视为日本研究界发挥主导作用的活动。 HGM（最初是人类基因图谱，后来是人类基因组会议）是基因组学中规模最大、质量最高的会议之一。自20世纪80年代以来，HGM每年在美国举行一次，但1993年的会议（HGM93）于1993年11月14日至17日在神户举行。这次会议由松原健一主持，与会者超过700人，其中包括近400名外国与会者。主讲嘉宾包括维克托·麦库西克、勒罗伊·胡德、弗朗西斯·柯林斯、马克·拉思罗普和让·魏森巴赫。这次会议是一次向国际社会展示日本基因组活动进展的好机会，也是日本研究人员学习欧美前沿基因组学的好机会。 然而，1994年10月在华盛顿特区举行的下一次HGM会议的气氛与上次在神户举行的会议大不相同。在美国和英国的大基因组中心的大多数领导人提出了他们的计划和进展，即将到来的大规模基因组测序阶段的HGP。国际项目显然正在朝着下一阶段发展。显然，如果不采取适当行动，日本可能会落后。对此，东京大学人类基因组研究中心主任、文部省计划人类基因组研究小组组长酒井裕久（作者）立即与戴维·帕特森一起提议，发起一个国际21号染色体测序联合会。21号染色体是日本基因组群体中最具代表性的染色体。这一提议得到了国际21号染色体研究界的赞同，该联盟于1994年11月在日本和德国研究人员的领导下成立（图6）。如下文所述，该协作组成为日本扩大其在HGP活动的重要战略基地。 图6：国际21号染色体测序联合会成员 ELSI和其他国内活动 人类基因组计划（HGP）相当重视围绕解码人类基因信息（终极个人信息）的伦理、法律和社会问题（ELSI）。“人类基因组分析”项目将其预算的近2%用于ELSI的研究。一个独特的与ELSI相关的活动是为记者和科学作家提供的一系列教程，为基因组研究人员提供了一个宝贵的机会，通过主流媒体与公众交流HGP的意义、影响和进展。同样，日本科学促进会支持一系列特别论坛，主要基因组科学家讨论日本基因组科学的发展和未来方向。 概述 在人类基因组计划的第二阶段，研究工作集中在人类基因组的测序上。国际联合会于1996年2月在百慕大举行了一次会议，会上提出并同意了称为“百慕大原则”的重要原则，即向公众迅速公布DNA序列数据。 到1998年，随着Hideki Kambara开发的高性能多毛细管测序仪的发明，测序技术发生了巨大的变化，它带来了比传统方法高一个数量级的测序能力。这一创新导致Celera Genomics公司宣布全基因组测序处于商业水平。这在公共和私营部门之间造成了严重冲突。在这两个部门之间不寻常的竞争下，构建了两个人类基因组草案序列。 为了跟上大规模测序的阶段性转变，日本理化学研究所基因科学中心于1998年成立。该中心对人类基因组测序草案做出了重大贡献。此外，RIKEN中心与庆应义塾大学和三个德国小组合作，在完成21号染色体方面发挥了主导作用。20世纪90年代末，基因组科学在日本发展成为生命科学的一大潮流，各种基于基因组的新项目相继启动。文部省启动了一个新的5年计划“基因组科学：生物科学的新前沿”，MITI支持成立了螺旋研究所，这是一家与10家制药公司的合资企业。此外，日本千禧年计划还启动了许多新项目，包括日本理工大学的单核苷酸多态性研究中心。 国际人类基因组测序协作组和百慕大原则 1995年前后，人类基因组计划从最初的绘图阶段转入第二个测序阶段，1996年2月，来自各国和各大中心的人类基因组计划领导人齐聚百慕大，为全人类基因组测序提供更好的合作。来自日本的松原、作者和中村最初被邀请出席，但由于其他原因未能出席。取而代之的是小原直树和服部正彦作为日本代表出席了会议。会上提出了一系列重要原则，即百慕大原则。最重要的是，2kb或更多的序列组件应在24小时内发布到国际公共DNA序列数据库（GenBank、EMBL和DDBJ），不受任何限制。同意百慕大原则的中心和团体组成了国际人类基因组测序联盟（图7）。 图7：国际人类基因组测序联盟于1988年在百慕大成立，詹姆斯·沃森在前排中心。 然而，百慕大原则在日本并没有被顺利接受，因为这些原则不符合日本资助机构和决策者的传统政策，即以竞争为基础促进科学和技术。然而，该项目的雄心勃勃的目标要求遵守国际合作准则，百慕大原则最终被接受，作者和清水的团体也加入了这个联盟。在会议上，与会者还决定了每个国家和中心的排序份额，其中日本和德国根据1994年底成立的国际21号染色体测序联合会宣布21号染色体为其第一个目标。 多毛细管测序仪和Hideki Kambara 20世纪80年代后期开发的平板凝胶型DNA自动测序仪对HGP的早期发展起到了重要作用。然而，由于平板凝胶电泳系统必须在有限的高压电场下工作，以避免焦耳过热，数据生成速度受到限制。这样的限制可以用毛细管电泳系统来克服，它允许用更高电压的电场进行电泳。然而，毛细管电泳系统在多毛细管阵列系统中同时检测信号存在一些技术难点。日立研究员Hideki Kambara成功开发了一种独特而强大的方法，称为“多重鞘层流动技术”，并获得专利，并于1993年演示了在多毛细管阵列系统中同时检测信号。1998年，与日立和应用生物系统公司合作，配备Kambara设备的多毛细管DNA测序仪商业化（图8）。新的测序器显示出一个以上的高数据生产率，并在人类基因组计划带来了巨大的进步。然而，它也引发了公共部门和私营部门之间的激烈竞争，如下所述。 图8：日立研究员Hideki Kambara和ABI3700 人类基因组测序草图 1998年5月，克雷格·文特（Craig Venter）宣布成立一家名为Celera Genomics的风险公司，其目标是在商业水平上对整个人类基因组进行测序。Celera采用了一种称为全基因组鸟枪测序法的策略，配备了100多个多毛细管测序仪，即，人类基因组的所有片段都被随机测序，然后数据被计算机组装起来，以确定整个基因组序列。文特宣布，全基因组测序将在几年内完成，Celera将获得最具商业价值的基因专利。 他们的策略与国际协作组的逐级克隆策略形成鲜明对比，国际协作组的逐级克隆策略在不受任何使用限制的情况下，为公众提供包括最高质量染色体位置在内的序列数据。Celera的行动显然是对国际协作组公益努力的严肃反驳。该协作组讨论了这一情况，并采用了基于克隆的全基因组鸟枪测序方法，作为对抗Celera侵略的临时战略。在公共部门，20个中心和实验室参与，包括日本的RIKEN基因组科学中心（GSC）和庆应大学。 经过近2年的激烈竞争，这两个行业都宣布了草案的结束。虽然RIKEN GSC是相对较晚的角落，与美国和英国的大中心相比，RIKEN GSC对草图序列（表1）做出了显著的贡献（第六个最大数量的序列数据）。 2000年6月26日，在美国首都华盛顿举行了庆祝选秀结束的仪式，克林顿总统出席了仪式，弗朗西斯·柯林斯和克雷格·文特尔出席了仪式。英国总理托尼·布莱尔也通过电视进行了远程访问。由于日本众议院大选，日本首相森喜朗无法参加。 2001年2月，《自然》杂志和《科学》杂志分别发表了关于人类基因组序列草案的摘要论文。这个序列草案覆盖了大约92%的基因组，大约2.7gb，大约有145000个缺口。数据的准确率估计为99.9%或更高。这篇论文成功地绘制了人类基因组的第一幅粗略图景，总的蛋白质编码基因数估计在32000个左右（表2）。 日本基因组测序工作和RIKEN基因组科学中心 当HGP进入第二阶段时，由于美国和英国的经费不足，大规模测序的日本限制受到限制。STA筹集了大规模人类基因组测序的资金（总额4亿日元，约合每年360万美元），分配给四个领导小组：中村组负责3号和13号染色体癌症相关区域的测序，清水组负责22号和21号染色体的测序，作者组为21号染色体，Hidetoshi Inoko组为6号染色体HLA区。然而，与美国人类基因组预算相比，这项资金的规模非常小，1996财年为2.43亿美元，次年为2.66亿美元。 很明显，日本的预算不足以在国际项目中发挥重要作用，因此日本基因组研究人员，包括作者，在大规模DNA测序的资金筹措方面做出了巨大的努力。经过严格的讨论和调查，STA开始筹款，并于1998年10月在RIKEN成功建立了基因组科学中心（GSC，图9）。这是日本历史上极为重要的一步。如果没有日本RIKEN总务委员会，日本在国际社会中的贡献将微乎其微。该中心成为日本基因组科学的旗舰。
图9：1998年10月，在RIKEN成功建立了基因组科学中心 该研究小组由和田指导，由三个研究小组组成：由作者领导的人类基因组研究小组；由林崎骏领导的转录组研究小组；以及由横山重树领导的结构生物学研究小组。人类基因组研究小组配备了十余台高性能多毛细管DNA测序仪，在国际人类基因组计划中发挥了重要作用。如前所述，该中心对人类基因组草图序列做出了第六大贡献，对最终完整序列也做出了重大贡献。此外，该小组在完成下文所述的人类21号染色体方面发挥了主导作用。转录组研究小组开发了全面系统的小鼠cDNA分析，并通过一个名为FANTOM的项目在转录组世界发挥了领导作用。结构生物学研究小组，配备了大量高性能核磁共振仪，作为蛋白质3000项目的一部分，对蛋白质结构进行了系统分析。 人类21号染色体的完成和日本在HGP中的贡献 按照草案排序的努力，国际团队不断努力，完成了一项高质量的任务。 基于逐克隆策略的人类基因组序列分析。第一个染色体是第22号染色体，由英国桑格中心于1999年12月与美国和日本（KIO）团队合作完成。六个月后，即2000年5月，第二个完成的染色体为第21号染色体，这是由日本和德国团队领导的21号染色体测序联盟完成的。特别是，RIKEN GSC团队在完成中发挥了主导作用。尽管这是第二条完整的染色体，但它允许我们通过整合第一条完整的22号染色体的数据来绘制人类基因组的独特景观。首先，它表明基因分布极不均匀，特别是存在一个称为“基因沙漠”的基因贫乏区（图10）。
图10：人类21号染色体GDC含量和基因分布极不均匀。 此外，整个人类基因组中蛋白质编码基因的总数估计接近40000个。与之前估计的70000-140000个基因相比，这个估计数非常低，并激发了对人类基因组中总基因数的积极讨论。据估计，40000个基因的数量接近后来公布的人类基因组草案和完成的人类基因组序列中20000-32000个基因的数量。21号染色体的完成是日本在国际社会展示其存在的里程碑。 日本基因组科学的进展与拓展 与人类基因组测序相一致，日本基因组学界成功地扩展和加强了基因组科学的研究平台。文部省在1996年启动了一个新的5年计划“基因组科学”。新项目由三个研究小组组成：人类基因组研究小组、功能基因组学研究小组和基因组信息学研究小组。人类基因组研究小组专注于分析功能上重要的基因和区域，如导致不治之症的基因、癌症相关区域和基因组印记基因。功能基因组学研究小组扩大了全长cDNA分析，以及实验模式生物的功能基因组学，如果蝇、线虫和酵母。高性能DNA测序仪产生的大量序列数据将生物信息学提升为基因组科学的一个主要学科。为了应对环境的急剧变化，基因组信息学研究小组广泛地开发和构建了各种新的工具、算法和数据库。其中，Kanehisa及其同事构建的KEGG（京都基因和基因组百科全书）是第一个整合了基因组、化学和系统功能信息的数据库，目前已被全球广泛认可和利用。为了加强数据驱动的基因组科学，Monbusho向东京大学人类基因组研究中心引进了一个超级计算机系统。日本DNA数据库（DDBJ)，国家遗传研究所的国际公共数据库。这些数据库活动现在与NBDC（国家生物科学数据库中心)。 2000年，日本文部省（Monbusho）和科学技术厅（STA）改组为日本文部省（MEXT），并在优先领域科学研究的资助下启动了一项新的5年基因组研究促进计划。 除了促进基础学术研究外，政府还将重点转向生物技术的基础研究应用。MITI支持制药公司成立了一家合资公司Helix research Institute，旨在生产大量全长cDNA并为其申请专利。作为一个国际项目，MAFF推动了水稻基因组计划进入全基因组测序阶段。此外，作为日本千年计划的一部分在卫生保健和生物技术方面进行了重大投资。例如，MEXT在里肯成立了SNP研究中心，致力于建立个性化医疗。MITI启动了几个新项目，包括工业微生物基因组分析、全长人类cDNA功能分析、功能蛋白质组学、标准SNP项目和生物信息学技术开发。MAFF还启动了一项新的基于基因组的作物育种计划。 国际合作与HUGO Pacific 人类基因组计划广泛刺激了世界各国和地区的基因组研究。在这种情况下，HUGO采取了各种行动来促进国际合作，例如组织一年一度的人类基因组学会议。日本研究人员积极参与雨果活动，以促进亚洲地区的基因组科学。在HUGO Pacific东京办事处的支持下，HUGO Pacific会议在亚洲多个城市举行，包括釜山（韩国）、巴厘岛（印度尼西亚）和帕塔亚（泰国）。其中，著名的HUGO Pacific活动包括HUGO泛亚洲单核苷酸多态性倡议，该倡议旨在根据亚洲流行的基因组变异来确定其特征。这一倡议是在2002年上海人类基因组会议上发起的，由作者作为HUGO的总裁提出，并在Edison Liu的领导下实施，来自亚洲国家和地区的近百名基因组科学家参与了这一倡议。研究进展在2005年的《京都议定书》上发表，最终报告在2009年的《科学》杂志上发表。 概述 经过国际上一个染色体测序联盟的努力，最终以最高质量完成了人类染色体的测序。除了21号染色体和22号染色体外，日本研究人员在11号染色体的完成中发挥了主导作用，并对18和8号染色体的完成做出了重大贡献。最后，在2003年4月14日，Watson和Crick发现DNA双螺旋结构50周年之际，国际财团宣布人类基因组序列完成。这一历史性成就举世瞩目。在日本，日本代表团的代表访问了日本首相小泉纯一郎，并对项目期间日本政府的长期支持表示感谢。此外，六国政府首脑发表联合声明，庆祝这一历史性成就。 人类基因组序列的完成 在测序草案阶段结束后，国际研究小组又回到了最初的策略，即通过染色体某种方式以最高质量完成人类基因组序列。该财团将最终目标定在2003年4月，也就是沃森和克里克发现DNA双螺旋结构50周年。 “草稿序列”主要要求测序的技术速度和能力。然而，完整的测序是完全不同的。它需要用专业的知识和眼睛来填补空白。在联合体中，几乎每6个月在战略会议上检查和审查一次进展情况。上一次战略会议于2002年8月在RIKEN GSC举行（图11）。
图11：2002年8月在RIKEN GSC举行的国际人类基因组测序联合会战略会议。 2003年4月14日，国际研究小组终于宣布人类基因组测序完成。 “完整数据”覆盖2.85GB，准确率超过99.99%，估计有341个小缺口（表2）。大约1%的基因组没有被覆盖，因为当时的技术无法克隆这些区域。这些数据通过公共数据库向公众披露，以及关于完成的全基因组序列的总结论文发表于2004年。对每一条染色体的详细分析被逐一单独发表。 日本研究人员对全基因组测序计划的贡献是显著的。RIKEN和庆应义塾团队于2000年5月与三支德国团队合作完成了21号染色体。除了这些先前提到的成就外，Keio团队在1999年12月和英国和美国团队合作完成了第22号染色体的贡献，RIKEN团队与麻省理工学院的Broad Institute合作完成了11号染色体和18号染色体的主要研究。庆应义塾团队还与麻省理工学院博德研究所合作，为8号染色体的测序做出了贡献。此外，作者想指出的是，RIKEN GSC领导的国际团队成功地完成了黑猩猩22号染色体（对应人类21号染色体）的测序，这使得人类进化的独特视角成为可能。 日本的贡献如图12所示。由日本队排列的地区以国旗示出。负责每一条染色体的领导机构显示在国旗所指染色体的下方。
图12：日本对完成人类基因组序列的贡献摘要。由日本队排列的区域以日本国旗显示。每个染色体底部的国旗显示每个染色体的领导中心的国籍。对于11号和21号染色体，RIKENGSC起主导作用。 庆祝活动和联合声明 全世界都在庆祝人类基因组的完成。在日本，日本代表团的四位领导人坂崎佳彦（作者）、清水信孝（Nobuyoshi Shimizu）、井上英彦（Hidetoshi Inoko）和杉原英彦（Hideaki Sugawara）与日本首相丰田章男（Atsuko Tohyama）一起访问了日本首相小泉纯一郎（Jun ichiro Koizumi），报告人类基因组的完成情况，并特别感谢日本政府的长期支持。在仪式上，领导人向总理赠送了一套包含整个序列数据的光盘（图13）。此外，为庆祝这一历史性成就的完成，六个参与人类基因组计划的国家的政府首脑发布了“联合声明”。
图13：日本首相小泉纯一郎和日本团队（作者和清水）的代表于2003年4月14日在Kantei（首相官邸）举行了完成人类基因组测序的庆祝仪式。  联合声明指出： “我们，美利坚合众国、联合王国、日本、法国、德国和中国的政府首脑，自豪地宣布，我们六国的科学家已经完成了人类基因组的DNA的30亿个碱基对的基本序列。这一基因序列为我们了解自己提供了一个基本的心理平台，从中我们将在生物医学科学以及人类的健康和福利方面取得革命性的进展。我们祝贺所有参与这个项目的人的创造力和献身精神。他们的杰出工作将作为一项里程碑式的成就载入科学技术史和人类历史。” 背景 这个联合声明的想法最初是在Toh-ichi Sakata（MEXT研究促进局局长）、Kazuo Todani（MEXT生命科学部主任）和计划在日本完成人类基因组大脑的作者的非正式会议上产生的。这一想法于2002年5月在冷泉港实验室被国际财团提出并获得批准。初稿由作者起草，后来由迈克尔·摩根和弗朗西斯·柯林斯修订，以获得六国政府首脑的批准。 人类基因组计划是全球研究人员的一项历史性成就，他们成功地完成了人类基因组序列、人类基因蓝图，为了解我们自己提供了坚实的基础。日本基因组学界为其对这一历史性成就的显著贡献感到自豪。还应注意的是，日本基因组学界与这一国际项目合作，成功地组织和发展了必要的国内联盟，以推动上述各种雄心勃勃的基因组科学。 人类基因组的完成并不是最终的目标，但它是生命科学新时代的开始。人类基因组的完成给基因组科学带来了革命性的变化，特别是在全球范围内的医学领域。例如，我们现在能够在很短的时间内确定我们自己的整个基因组序列，利用所谓的下一代DNA测序仪，根据我们自己的遗传背景选择最佳的医疗保健。我们现在正处于个性化医疗的时代。在日本，基因组医学通过各种项目得到了积极的推广，这些项目目前由国家医学研究项目的总部日本医学研究与发展机构（AMED）进行了很好的协调。 此外，目前在测序技术上的进展，或下一代DNA测序仪，可以让我们对地球上所有生物的基因组进行测序和分析。如此庞大的所有生物体的基因组信息，是生物体通过36亿年生命进化获得的智慧宝库。我们现在正朝着一个新的阶段前进，利用有机体的智慧造福人类，再加上基因组编辑和合成生物学等新兴技术。 可以说，人类基因组计划在21世纪引发了生命科学和生物技术的革命。 回看历史，日本对毛细管测序仪的研发一直处于世界领先。下图的RISA 384在上个世纪末，可以说是毛细管测序仪的巅峰。
摄影：尹烨 摄于横滨理化所（日本HGP主要执行单位之一） |
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