吴旻那时已经67岁了,考虑到人类基因组研究是一项跨世纪的长期任务,应该让年轻的科学家来担此重任,故推举当时还年轻的陈竺、强伯勤担任此项目的负责人,并吸收一批中青年科技骨干承担项目的主要任务。
1993年9月28日,由国家自然科学基金委员会生命科学部组织的,以谈家桢教授为组长的专家组,在沪论证并通过了强伯勤教授、陈竺研究员申请的《中华民族基因组中若干位点基因结构的研究》重大项目,中国人类基因组计划(CHGP)正式启动。
江苏无锡江苏放射原子研究所内的中国人类基因组评审研讨会,吴旻(前排右一)
尽管与美国启动HGP的30亿美元相比,中国的经费仅有300万人民币,但项目组仍然为陈润生的课题分配了经费。
陈润生课题组的任务是DNA序列的拼接、组装和功能元件(主要是编码基因)识别的方法研究。
为此,他们建立了DNA序列的统计分析、分维分析、神经网络、复杂性、局域简并度等多种方法,特别是在国际上首次提出密码学方法,并将这些方法综合起来用于基因识别等,提高了预测的成功率。
能把密码学知识用于DNA序列分析也是机缘巧合。
大约是1991年下半年,陈润生听说曾肯成教授、裴定一教授要组织一个密码学培训班。他想看看遗传密码是否与军事或商业中使用的密码有关联,因此和徐军一起参加。
徐军用了一年左右的时间完整地参加了培训,陈润生只参加了讲座。
虽然了解了皮毛,但他们也学了一些方法,并尝试把一些公式改成能计算四个字符(CGAT)的 DNA 序列,得到的结果颇佳。于是,密码学分析技术也用到了基因组分析。
尽管陈润生团队发展和应用了多种算法,但是在基因组序列上依然只找到很少的编码区。通过和国内外同行交流,大家逐渐产生一个共识:人类基因组中用于编码蛋白质的序列很少。
陈润生表示,“最初议论大约也就是10%,很快发现10%也估高了。”
如今,业内知道的是人类基因组中编码蛋白质的基因序列,只占人类基因组的3%左右。但在上世纪九十年代初,虽然不能精确知道编码序列所占的比例,“但只占一小部分的概念是非常清楚的。”
彼时,国内外学术界很多人将约97%的“非编码蛋白质的序列“称为 “junk”DNA , 但陈润生有了大胆的想法:这么大比重的 “junk” 不舒服,也不合逻辑!我坚信 “junk”DNA一定有功能。
1993年底,陈润生决定把自己课题组的主要精力放到“基因组非编码序列”的研究上。
尽管在理论物理所、生物物理所和一些学术会议上不断谈到这一研究,但最初几年的外界响应和课题组进展都不大,原因很简单,缺乏实验数据。
与此同时,在吴旻的推动下,由陈竺和强伯勤组织领导的中国人类基因组研究,规模还很小,只是检测了某些特定的基因位点,而没有开展全基因组测序。
无论如何,中国的人类基因组研究迈出了重要的第一步。
中国人类基因组计划的群体接力
中国人类基因组计划和生物信息学的发展,还离不开另一拨人的努力。他们是此后成为华大基因早期骨干的杨焕明、于军、汪建、刘斯奇。他们更为年轻,是国际 HGP 的见证者和参与者。
自1994年后,四人陆续回国,促使CHGP开始与国际HGP接轨。
华大四位创始人,左起:汪建、刘斯奇、于军、杨焕明
1993年,于军辞去纽约大学研究助理教授职务,加入“华盛顿大学基因组研究中心”,与人类基因组计划的策划和领导者之一的Maynard V.Olson成为同事。
在那里,于军参与共建了HGP所需要的关键物理图技术,成为早期参与该计划的唯一华人科学家,以及四人中离HGP最近的人。
1993年,于军最先找到汪建。他们同在华盛顿大学,二人商量后一致认为应当把人类基因组研究推广到国内。为此,他们还联系了在丹麦的杨焕明和在德克萨斯的刘斯奇。
1994年,汪建在四人中第一个回国,创建北京华大吉比爱生物技术有限公司(GBI)。他是行动派,充满挑战欲,从1991年主导成立西雅图华人生物医学协会,到去往世界最高最深以及南北两极的事迹中可见一斑。
汪建凭借丙肝和艾滋病试剂生意赚了第一桶金,这笔钱也成为在中国发展HGP的启动资金。
杨焕明也于1994年回国,进入中国医学科学院基础所。
回到陈润生这边。长期扎根中国的陈润生注意到,中国的基因组研究队伍正在壮大。在留洋学者回国的趋势下,他走出国门与国外同行交流技术心得。
从1994年开始的十年里,陈润生先后到访香港中文大学、加州洛杉矶大学、哈佛大学、日本大阪大学蛋白质研究所、台湾理论科学中心等。
这些访问大多为期三个月,陈润生解释到,“三个月能够做成一件事儿,不然你去了跟别人聊聊天,什么也没有落成。”
陆续的访问开拓了陈润生的视野,他成为很早就转向结构模拟的学者,做了大量的电子结构和空间结构的分析。
1996年9月,他在蛋白质空间结构模拟和DNA序列分析领域的工作,被CODATA(是国际科技数据委员会,为国际科学联合会下属一级学术机构) 邀请,在日本筑波大学做“小谷正雄纪念演讲” 。
他成为这年获得“小谷正雄 ”奖(以日本学名字命名,1960年,小谷正雄创办日本生物物理学会,1978年当选CODATA会长)的三人之一。
另一方面,国内基因研究走上正轨,我国的生物信息学也有了发展起色。
1996年,清北两校率先开设生物信息学课程。由于是新学科,师生没有正式的教材,可借鉴的资料更是捉襟见肘。
为了推动生信学科的普及,陈润生从1988年任教国科大时就注重教学讲义的梳理。八年时间里,陈润生的一系列理论推演手稿、查阅的外国技术文本、以及和国内外同行的工作,成为当时最完整详细的教学讲义。
1997年,有两位重磅级学者加入:一是清华生物信息学所长李衍达院士,二是中科院理论物理所所长郝柏林院士。
陈润生评价:他们是真正发展了“生信”的人。
此后,清华生命科学学院的孙之荣也参与其中,并成为组织国内生物信息的学术会议的头号人物。
如今的孙之荣75岁,仍奔走在学科建设中(这段故事将单独成篇,添加作者吴彤微信icedaguniang提前分享交流)
李衍达、郝柏林、孙之荣
1997年11月,时任中国遗传学会青年委员会主任的杨焕明,在湖南张家界组织了一次研讨会。
这是我国学术界第一次召开与基因组学相关的研讨会,杨焕明、汪建、于军等人提出了中国人类基因组计划(HGP)的战略构想,这成为他们共同事业的起点。
1998年,时任中科院遗传所所长陈受宜和副所长朱立煌,邀请于军和杨焕明等来遗传所组建一个所级人类基因组中心。
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