環境基因組

環境基因組，是指同時被研究的整個微生物群落的DNA。通過對環境中不能培養的微生物的基因組直接進行鑑定分析，環境基因組的具體的方法是直接對環境樣品構建BAC或fosmid文庫。

基本介紹

• 中文名：環境基因組
• 定義：被研究的整個微生物群落的DNA
• 相關問題：自身免疫病
• 研究意義：提高公眾的健康

簡介

環境基因組計畫中設立了六個研究項目，具體如下：

1、生命統計學，研究分析環境和基因之間的關係，建立用於分析大分子物質（DNA、RNA、蛋白質）的計算機分析資料庫以及基於Web的資源的開發和利用。

2、DNA測序，該研究項目包括進行DNA測序或序列分析，人群中遺傳學變異的測定，同源性測定，側翼序列和內含子/外顯子分析、增強子和其他一些調節域的分析等。

3、社會、法律和倫理學的套用，環境基因組的研究有助於提高人們對於環境相關疾病的認識，同時可幫助衛生人員制定相應的疾病預防政策，但是它在社會學和倫理學上也存在一些問題。首先就是如何保護那些參與研究的個體。其他的一些問題有研究結果的利用以及研究發現如何為社會上的大多數人服務。目前這些問題沒有得到足夠的重視。

4、功能分析，包括結構功能研究、酶學研究、細胞定位、蛋白質摺疊、組織-器官特異基因表達模式、功能基因分析、轉基因或其他其他實驗動物模型、體外或細胞系培養方法等。目前在這方面，科學家已經在酵母的氧化DNA修復的生化遺傳學研究、人類乳腺細胞色素P450和有機氯化合物研究、遺傳和毒理研究、細胞色素P450E1方面取得了一些進展。

5、人群方面的研究，包括環境和分子流行病學研究、生物標記、基因易感性、環境和基因之間的相互作用等。目前在這方面，科學家已經在乳腺癌的環境和遺傳的發病、毒理學的臨床和基礎聯合研究、前列腺癌的分子流行病學研究、乳腺對環境致癌物的易感性、職業性苯暴露中的分子生物標記等方面取得了一些進展。

6、技術的發展，該研究項目主要發展一些用於基因或蛋白質功能研究的技術，包括DNA微點陣技術、質譜、毛細管電泳、高效液相色譜、全細胞蛋白質內容分析等。目前在遺傳和物理圖譜方面有了一些新進展。

對具有遺傳易感性的人群（或亞群）研究能更精確地鑑定出引起疾病的環境成分和暴露的真實危險度。然而，由於複雜的和多方面因素的相互作用，已鑑定的個體多態性並不能準確地預測出個體對暴露的危險度。每個個體的完整暴露危險度取決於外加暴露史、營養狀況、年齡和發育過程、性別及其它因素。環境基因組計畫所構建的資料庫將使我們在流行病學研究中充分認識到環境與疾病的相互關係。對易感的人群或亞人群進行鑑定後，可從人群中區分出來那些易感人群。環境基因組計畫將為未來的易感性基因產物和對環境暴露的遺傳學反應的分子機理研究提供信息，同時在流行病學中，有針對性地進行環境暴露的分子遺傳學研究以及建立一套全新的技術方法。

分子遺傳學方法提供了系統分析和比較分析的有力手段。遺傳學認為遺傳變異的易感性是人類多數常見病的特徵，多數疾病的遺傳易感性與一個或若干個基因的相應等位基因有關。而遺傳流行病學已表明特異基因的特定等位基因是某些疾病的易感原因。現在有兩種不同而互補的基因組方法。一是“基因型（genotype）”法：研究基因型變異如何產生表型的變異，這取決於物理圖，遺傳圖及DNA多態已有的產物。二是“表達（expression）”法：這取決於部分序列的cDNA克隆和基因組編碼的更多的蛋白，進行整套基因表達方式的比較和這些產物功能特性的研究。目前我們未能識別所有重要序列，未能獲得大群體中足夠的信息，要在人類10萬個基因中只靠幾百個基因的信息是難以鑑定大部分基因對有害環境因素的易感性。

技術套用

環境基因組研究有助於尋找環境因素易感基因，遺傳和物理圖譜的建立以及測序工作的進展促使了大批基因的發現和分離。隨著基因組上各種作用坐標的密集和已測序基因的增多，克隆特定基因日趨容易和精確。比如“候選基因”克隆法已發展成為“定位候選基因”克隆法。這些進展使得尋找基因組中負責對輻射和化學物易感型的基因變得切實可行了。現已證明一些基因在環境暴露的易感性中起重要作用，但這些基因多態性還未被系統地分析、鑑定和報導。目前已列入環境基因組研究計畫目錄的候選基因，如異源生物體代謝和解毒基因、激素代謝基因、受體基因、DNA修復基因、細胞周期相關基因、細胞死亡的控制基因、參與免疫和感染反應的基因、參與營養的基因、參與氧化過程的基因以及與信號傳導有關的基因等。多態性中心資料庫的建立，可支持等位片段的功能研究和疾病危害度的群體研究。群體流行病學的研究將基於鑑定引起疾病的等位片段和環境暴露。當然，除了上述基因，環境基因組計畫還感興趣於新的易感性基因。

相關問題

目前環境基因組計畫要研究的部分環境相關疾病和缺陷有：

癌症：肺癌、膀胱癌、乳腺癌及前列腺癌

呼吸系統疾病：哮喘和纖維囊性腫

退行性神經系統疾病：早老性痴呆、帕金森氏綜合徵和肌萎縮內側硬化症

發育障礙：智力低下和注意力缺陷-多動症

生殖系統疾病：絕育、子宮肌瘤、子宮內膜異位、青春期早熟

自身免疫病：全身性紅斑狼瘡多發性硬化

研究意義

中國開展環境基因組研究的研究意義

研究基因與環境暴露在中國有很大的前途。雖然在人類基因組計畫實施過程中越來越多的基因被發現，但引起人類複雜疾病的相互作用基因和環境因素還有待進一步研究。中國有眾多人口，具有研究複雜疾病的很多優點。如13億的人口資源，包含有大量罕見或常見疾病的個體；在很多地區保留下來的相對異質性人群；分層相差較遠；城市/鄉村和地理上環境因素和疾病發生的情況相差很大；家系成員趨於聚集性；流行病學調查較西方國家的費用低得多。在中國，環境和健康的問題一直得到很高的重視，1999年11月，中國環境誘變劑學會在汕頭大學召開第九屆全國學術會議，討論了環境因素與疾病的關係。

因此，有選擇地研究環境對特種人群的影響，對於提高公眾的健康，具有非常現實的社會效益。