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2000年，全球只有一份人类基因组工作草图，用了10年时间绘制；10年后，全球2000多人的基因组图谱被绘制出来；《自然》杂志今年10月的一份报告说，国际“千人基因组计划”6月份一次就完成了180人的测序。
用“飞跃”来形容基因组研究的进步，一点也不夸张。
人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，要把人体内约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体4万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。
为什么选择人类的基因组进行研究？因为人类是在“进化”历程上最高级的生物，对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。
测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因，找出它们在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。
在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。
HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。
HGP的主要任务是人类的DNA测序，此外还有测序技术、人类基因组序列变异、功能基因组技术、比较基因组学、社会、法律、伦理研究、生物信息学和计算生物学、教育培训等目的。
HGP对人类的重要意义，主要表现在如下几点：
1、HGP对人类疾病基因研究的贡献
人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。对于单基因病，采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路，导致了亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现，为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病（老年性痴呆、精神分裂症）、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点。健康相关研究是HGP的重要组成部分，1997年相继提出：“肿瘤基因组解剖计划”“环境基因组学计划”。
2、HGP对医学的贡献
基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。
3、HGP对生物技术的贡献
（1）基因工程药物：分泌蛋白（多肽激素，生长因子，趋化因子，凝血和抗凝血因子等）及其受体；（2）诊断和研究试剂产业：基因和抗体试剂盒、诊断和研究用生物芯片、疾病和筛药模型；（3）对细胞、胚胎、组织工程的推动：胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造。
4、HGP对制药工业的贡献
筛选药物的靶点：与组合化学和天然化合物分离技术结合，建立高通量的受体、酶结合试验以知识为基础的药物设计，为基因蛋白产物的高级结构分析、预测、模拟—药物作用“口袋”。
个体化的药物治疗：药物基因组学。
5、HGP对社会经济的重要影响
生物产业与信息产业是一个国家的两大经济支柱；发现新功能基因的社会和经济效益；转基因食品；转基因药物（如减肥药，增高药）。
6、HGP对生物进化研究的影响
生物的进化史，都刻写在各基因组的“天书”上；草履虫是人的亲戚——13亿年；人是由300～400万年前的一种猴子进化来的；人类第一次“走出非洲”——200万年的古猿；人类的“夏娃”来自于非洲，距今20万年——第二次“走出非洲”？
7、HGP带来的负面作用
侏罗纪公园不只是科幻故事；种族选择性灭绝性生物武器；基因专利战；基因资源的掠夺战；基因与个人隐私。
2000年6月26日，参加人类基因组工程项目的美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和中国的6国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求测序所用的克隆能忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。95%常染色质区域被测序，每个Gap小于150kb。完成图于2003年完成，比预计提前2年，共用了13年时间。
“千人基因组”计划是2008年初，由来自英国桑格研究所、美国国立人类基因组研究所、中国深圳华大基因研究院等多家机构启动的一项测序计划。在这一计划中，科学家们将对全球各地至少1000个（目前是2000个人左右）人类个体的基因组进行测序，寻找基因与人类疾病间的秘密关系。通过这些测序也将生成一个庞大的、公开的人类基因变异目录，有助于进行分析以及个体化医疗。
2010年10月份出版的Nature杂志的封面是“千人基因组”计划的最新研究成果，这也是这一计划自两年前（2008年）启动后的首次发表的成果。在这一成果中，我们可以看到中国科学家作出的贡献。而最新发表的这篇文章则是这一计划的首项成果。这一试点阶段的成果通过高通量的分析手段，在高吞吐量平台上进行全基因组测序，包括：对三个人群的179人按低覆盖率进行全基因组测序；对两个由“母亲-父亲-孩子”组成的三人组按高覆盖率进行测序；对来自七个人群的697人进行以外显子为目标的测序。
因此这项计划取得这一重要的成果也要部分归功于现代测序技术的飞速发展。研究人员认为若采用之前的技术，这些工作可能需要花费5亿美元以上，而现在利用高效、更低价的新测序技术，研究人员希望未来成本最终降低至3000万到5000万美元。这篇文章的参与单位中也包含了许多在这一领域占据重要地位的一些厂家，比如Illumina、Life Technologies（原Invitrogen公司）、罗氏、Pall公司以及Agilent公司等。
这项研究找出了1000多万个大大小小的基因变种，其中约800万个都是以前所未知的。对于人群携带率在1%以上的基因变种，本次研究的覆盖率达到95%以上。这一成果在医学等领域有很高的应用价值，比如通过参照图谱，可以方便地找出致病的基因变种。
另外研究人员还验证了在大型基因研究中综合使用多种基因测序手段的可行性。由于基因测序成本目前仍很高昂，如果能在“精测”一些基因序列的同时，对另一些基因序列只需“粗测”就能保证最终结果的准确性，将可以大幅降低基因测序研究的成本。Science相关文章对这一方面进行了介绍，文中提到研究人员开发出了几种分析和计算技术克服了对多拷贝基因进行研究的障碍，利用这一新方法，研究人员对1900个碱基对长的DNA片段拷贝数进行精确估计，拷贝数的计数范围为0-48之间。
在这项成果中，华大基因作为“千人基因组”计划的发起单位之一，不仅承担了400个黄种人全基因组样本的测序和分析工作，还帮助完成了非洲人群的全部测序和分析任务。据报道，“千人基因组计划”中的黄种人基因组研究，将使中国基因组科学和相关医学研究直接跨入与国际前沿完全接轨的世界先进行列，大大促进中国药物基因组学研究的发展。
我国虽然在基因组测序领域起步较晚，但发展迅猛。自1999年作为唯一的一个发展中国家加入人类基因组计划，到目前为止，已经独立完成了水稻和家蚕等大型基因组研究，并参与了家鸡、家猪、木瓜等多个重要动植物基因组图谱制作，在2007年还首次向世界公布了第一个中国人的个体化基因组序列。
最新出版的Nature杂志发布了一篇国际癌症基因组学会的文章International network of cancer genome projects，全球多个国家的科学家参与撰写的这篇文章从多个角度多个方面描述目前的癌症基因组的研究计划项目。
数以百计的个人癌症基因组序列预计将在2010年发表，之后每年将有数以千计发表。“国际癌症基因组联合体” (ICGC)成立的宗旨是，对与有关成人和儿童主要癌症（共有50种不同癌症类型和/或亚型）的大规模癌症基因组研究相关的数据进行跟踪。在本期Nature上，ICGC团队（www.icgc.org）介绍了该项目的相关政策及规划。
目前国际癌症基因组计划正联合全球的力量对癌症基因组开展研究。50种不同类型的癌症，25000个癌症基因组将帮助科学家从基因组学水平、表观遗传学水平、转录水平解释癌症的发生发展。科学家们希望，这些试验结果可以对癌症的预防或是治疗带来有意义的指导。
癌症基因组计划由加拿大、美国、英国、中国、澳大利亚、西班牙、法国、德国、印度、日本、意大利等多个国家的不同研究机构参与并分工合作，计划希望在2020年以前找出所有困扰人类的致癌基因元凶，继而诊断、治疗这一“绝症”。美国国家癌症研究所副所长安娜?巴克说，它将是迄今为止世界上所进行的最大一项基因工程，几乎能抵上100个人类基因组计划。
不同的国家分别负责不同类别的癌症基因组，中国负责破译胃癌的基因组测序，日本负责破译肝癌的基因组测序，印度负责口腔癌，美国负责脑癌、卵巢癌和胰腺癌等。此国际癌症基因组计划的目的是希望利用先进、快速的基因组测序新技术，详细研究50种不同种类的癌症，并希望找到所有与癌症相关的基因突变，最终绘制出一张较为完整的致癌基因突变图谱。
目前已经获得的癌症基因组图谱
到目前为止，已经有5个癌症基因组出炉。分别是白血病癌基因组、乳腺癌基因组、肺癌基因组、黑素瘤基因组和脑癌。
第一个白血病癌症基因组
美国华盛顿大学的科学家首次解码了一个急性骨髓性白血病癌症病人的完整基因组，找出一系列“新”基因。通过比较肿瘤组织和正常组织，研究人员准确找出癌症组织中10个发生突变的基因，这些基因明显诱发了急性骨髓性白血病，其中8个此前从未被发现过，3个抑制肿瘤生长，4个促进癌细胞生长，另外1个可能影响药物进入细胞。这是第一个人类癌症基因组排列，该发现有助于更好理解癌症遗传病理，为更好治疗癌症扫清道路。相关研究刊登于2008年11月5日《自然》杂志。
乳腺癌基因组
加拿大的科学家们用下一代测序方法研究来自一个雌激素-受体-阿尔法-阳性的转移性小叶乳腺癌患者的基因组和转录组。发表在2009年10月的一期Nature封面文章上。
从原发肿瘤被诊断出到出现转移之间的9年时间内，科学家们对患者的基因组和转录组的变化进行详细的跟踪研究。对同一患者转移肿瘤和原发肿瘤中的体细胞非同义编码突变所做比较，以及对基因组和转录组数据的组合分析。
研究结果表明，转移灶的体细胞中发现有32个非同义编码突变，并且对这些突变位点进行了突变频率的测试。在原肿瘤组织中以上32个突变点有5个同样发生高频率突变(in ABCB11, HAUS3, SLC24A4, SNX4 and PALB2)，有6个突变点频率低（in KIF1C, USP28, MYH8, MORC1, KIAA1468 and RNASEH2A)，有19个没在原发肿瘤组织中发现。
这些数据表明，在癌症患者体内有一种新的RNA编辑模式，重新编码SRP9和COG3的氨基酸序列。研究者得出结论，不均匀性的单个核苷酸突变可导致乳腺癌低水平的扩散加剧疾病的发展进程。
肺癌与黑素瘤基因组
最新一期的Nature（12月17日）在线版刊发了2篇癌症基因组成果文章，2篇文章由同一个研究团队完成，并同时发布A small-cell lung cancer genome with complex signatures of tobacco exposure；A comprehensive catalogue of somatic mutations from a human cancer genome，文章认为，癌症其实可以预防。
文章分别分析了肺癌与皮肤癌的癌症基因组，研究发现，两种癌症患者受致癌因素（吸烟与日照）的影响，基因组序列发生了癌变。目前，皮肤癌与肺癌是世界上最常见的2种癌症之一，每年因这两种癌症去世的人高达250,000。令人遗憾的是，这2种癌症实际上是可以预防的。
Sanger研究院的血液学家，遗传学家Peter Campbell（文章的通讯作者）表示，黑素瘤患者的基因组有33,345个明显突变，肺癌患者的基因组有22,910个明显突变。这些突变并不均匀地分散在基因组上，而是集中出现在基因编码区域外围。
Campbell介绍道，这些发现有助回答癌症研究方面的问题：1.致癌因素是否直接引发基因癌变；2.癌变后的细胞是否具有抵制DNA修复的功能。研究小组发现，大部分的突变都是基因组上单个核苷酸对的变异，因此，可通过追踪这些变异来测定致癌因素对癌症发生的影响程度大小。如，在小细胞肺癌的研究方面，研究者可以追踪吸烟对癌症发生的影响，而对黑素瘤的研究可追踪UV射线对皮肤癌的影响。
脑癌
来自美国加州大学洛杉矶分校的研究人员公布了他们的最新研究成果：脑癌细胞系全基因组测序，这是首次对单个癌症细胞系所做的最为彻底的测序分析。通过使用最新技术，此项测序工作得以在一个月内完成，测序成本大约为3.5万美元。这一研究成果公布在《PLoS Genetics》杂志上。
这项测序工作是在U87成胶质瘤细胞系上完成的，在全世界范围内有超过1000个实验室正在使用U87细胞系开展研究。之所以选择该细胞系，是因为目前对其的研究最为充分。此项测序工作将使那些从事细胞系研究的科学家们对他们的研究发现重新进行阐述，并促使他们提出新的前进方向。
这一测序工作揭示了几乎所有潜在的致癌染色体易位及导致该癌症发展的基因缺失和突变。研究人员从细胞系中取出遗传物质的长链，然后随机地将其截断。该癌症的数十亿个不同的DNA片段可由新一代测序技术同时进行读取，遗传物质经由10亿次以上的分析后就可确保结果具有高灵敏度和精确度。
如果知道了是哪些基因发生了突变并驱动了癌症的发展，临床医生就能选择最适于攻击癌症特定分子签名的疗法，从而给患者提供更有效的治疗。该测序工作还可展现出驱动癌症发展的分子异常，揭示出的靶标或将有助于开发出只针对癌细胞进行攻击同时又不损害健康细胞的新疗法。 | 
