DNA雙螺旋的解碼者、諾貝爾獎獲得者Watson說：“你可以繼承DNA序列之外的一些東西。這正是現在遺傳學中讓我們激動的地方。”
不久前，美國國立衛生研究院利用由“路標計劃”管理的新基金，啟動了表觀基因組學研究計劃，一批表觀遺傳學項目和研究人員將獲得數百萬到上千萬美元的經費支持。幾乎在同時，國家自然科學基金委員會召開了以表觀遺傳學為主題的雙清論壇，組織我國表觀遺傳學領域有代表性的專家進行研討，為自然基金委在表觀遺傳學領域的重大項目投入進行前期準備。
參加此次雙清論壇的專家之一，清華大學醫學院表觀遺傳學與癌癥研究所、教育部長江學者特聘教授孫方霖接受了《科學時報》的專訪，首次通過媒體介紹了表觀遺傳學研究在國內外的現狀和該學科令人激動的無限前景。
《科學時報》：表觀遺傳學作為生命科學研究中一個比較新的研究領域，它的概念和研究范疇應該如何界定？
孫方霖：表觀遺傳學(Epigenetics)是與遺傳學(genetic)相對應的概念，是在研究與經典孟德爾遺傳法則不相符的許多生命現象過程中逐步發展起來的。長期以來，一直有一種困惑困擾著研究遺傳與進化的學者們，他們發現除了基因序列外，似乎另有一些因素影響著基因的表達。而這些因素所起的作用，又往往因環境、個體的差異而各不相同。這些因素究竟是什么？在什么樣的情況下起作用？所起的作用有多大？這些就是表觀遺傳學所要研究的問題。
在當今的詞匯中，表觀遺傳學被定義為“在基因組序列不變的情況下，可以決定基因表達與否并可穩定遺傳下去的調控密碼”。這些密碼包括DNA的“后天性”修飾（如甲基化修飾）、組蛋白的各種修飾等。與經典遺傳學以研究基因序列決定生物學功能為核心相比，表觀遺傳學主要研究這些“表觀遺傳密碼”的建立和維持的機制，及其如何決定細胞的表型和個體的發育。因此，表觀遺傳密碼構成了基因（DNA序列）和表型（由基因表達譜式和環境因素所決定）間的關鍵信息界面。它使經典的遺傳密碼中所隱藏的信息產生了意義非凡的擴展。
表觀遺傳學的研究將有助于我們回答這樣一些問題：什么機制導致同一個細胞內的等位基因（DNA序列完成相同）發生了功能上的差異？這種差異機制是如何建立又是如何在連續的細胞傳代中維持下去的？從一個單個受精卵發展成人體中200多種不同類型細胞過程中DNA的序列也是不變的，這一過程被認為主要受“表觀遺傳密碼”的調控，這一密碼是什么？而對這些問題的回答，從根本上說，將推動人類對生命進化理論的認識的深化和革新。
《科學時報》：談起我國在表觀遺傳學領域的研究現狀，大多評論為“與發達國家相比起步稍晚，但差距不大”。請您介紹一下國內外的研究狀況。
孫方霖：表觀遺傳學是上世紀80年代后期逐漸興起的一門新學科。自上世紀80年代以來，分子生物學技術的發展也將表觀遺傳學的研究推到了一個前所未有的高潮。迄今，我們對表觀遺傳控制和它潛在機制的理解取得了相當的進步。表觀遺傳學已成為后基因組時代一個重要的新前沿，并已成為全球研究熱點。正如DNA雙螺旋結構的解碼者、諾貝爾獎獲得者Watson的話所說：“你可以繼承DNA序列之外的一些東西。這正是現在遺傳學中讓我們激動的地方。”
盡管表觀遺傳學研究已有一段時間，但真正受到廣泛重視并取得進展還是近十年的事，特別是在2000年以后，表觀遺傳學研究已成為當今生命科學研究的前沿和熱點。
歐盟早在1998年就啟動了解析人類DNA甲基化譜式的研究計劃“表觀基因組學計劃”，以及旨在闡明基因的表觀遺傳譜式建立和維持機制的“基因組的表觀遺傳可塑性”研究計劃。目前，美國癌癥研究聯合會和世界衛生組織里昂抗癌中心正在籌備兩個與疾病相關的表觀遺傳組學研究計劃。
自2001年以來，世界知名的醫藥公司諾華公司，在分別位于瑞士的研究總部和位于美國波士頓的研究分部設立了表觀遺傳學研究中心。該公司最近發現一種影響表觀遺傳修飾的藥物在臨床實驗中對腫瘤具有良好的療效。
我國科技部于2005年開始啟動在表觀遺傳學方面的研究工作，啟動了一個研究“腫瘤和神經系統疾病的表觀遺傳機制”的“973”項目，重點在于探討腫瘤和神經系統疾病發病過程中的表觀遺傳學機制。但項目支持面相對狹窄、支持力度也比較小，許多表觀遺傳學的重大問題的研究并未包含在內。在過去的幾年中，我國的部分研究組在表觀遺傳學領域取得了多項可喜的進展。
《科學時報》：這樣一個令人激動的學科未來面對怎樣的機遇和挑戰，它的前景如何？
孫方霖：目前表觀遺傳學雖然已取得一些重要進展，但許多重大的關鍵問題依然有待突破。
在未來的5~10年中，表觀遺傳學的研究將主要圍繞這樣一些主題展開：在表觀遺傳的機制與功能方面，表觀遺傳信息的建立和維持、表觀遺傳修飾、與表觀遺傳調控相關的非編碼RNA的研究仍將持續相當一段時間；將細胞信號網絡與表觀遺傳修飾、染色質重塑乃至基因表達等不同層面調控網絡整合，深入認識從信號到表觀遺傳調控乃至個體生長、發育和對環境適應的分子機理，都是需要解決的重要問題。
表觀遺傳學在重大醫學問題的研究上，將著力弄清表觀遺傳在干細胞分化與組織再生過程中的作用機制；表觀遺傳調控與學習和記憶能力；表觀遺傳密碼與壽命的關系；表觀遺傳與重大疾病的發生發展；表觀遺傳機制在DNA損傷與修復過程中的功能；表觀遺傳在不同性別中的作用差異等等。
與表觀遺傳相關的農業育種問題的研究，將闡明環境變化如何影響個體性狀、植物抗性等。我國雖幅員遼闊，但可耕種面積不多，如何利用表觀遺傳的相關原理培育出抗寒冷、抗干旱、抗鹽堿等新植物品種以及經濟性狀優良的動物品種也是我們要面對的挑戰。
作為參與表觀遺傳學領域研究的一員，我有這樣一種感受和認識：我們所面對的是一個令人激動并有望推動生命科學一系列重大突破的新前沿學科，而我們也正幸運地站在中國全方位輝煌發展的起點上，如何抓住這些難得的歷史機遇，從一些關鍵學科入手，最終促成我國生物醫學和現代農業的飛躍發展，并最終領先于世界，是值得我們深思的問題。
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我國表觀遺傳學研究取得令人鼓舞的進展
目前我國在表觀遺傳學的研究至少涵蓋了DNA的甲基化修飾與功能研究、組蛋白的表觀修飾與功能、癌癥和神經疾病的表觀遺傳調控、染色質重塑、結構與功能等重要領域。國內從事表觀遺傳學研究的隊伍也在不斷壯大，隨著研究的不斷深入，相信一些從事人類重大疾病研究、干細胞研究、體細胞重編程研究、衰老研究、神經科學研究等的科學家都將加入到這個領域，因為這些科學問題的分子機制都離不開表觀遺傳調控。
在過去的幾年中，我國的部分研究組在表觀遺傳學領域取得了令人鼓舞的進展，多項研究成果在包括《細胞》、《自然》在內的國際權威學術刊物上發表。其中有代表性的工作包括：中國科學院院士、上海生命科學院裴鋼率領的研究組開展了腎上腺激素受體GPCR與表觀遺傳調控的研究，其成果于2005年發表在生物學權威雜志Cell上；清華大學醫學院表觀遺傳學與癌癥研究所教授孫方霖領導的研究組發現了不同性別個體中表觀遺傳調控的差異，這一研究發表在2005年的Nature Genetics上；他們還研究了組蛋白和表觀遺傳蛋白對染色質高級結構的調控，研究結果發表在2006年的Genes & Development雜志上。
中國農業大學教授鞏志忠對DNA去甲基化調控基因沉默的機理研究，相關研究發表在2006年的Plant Cell和2007年的EMBO R；中科院植物所研究員種康與遺傳發育所研究員鮑時來合作，發現組蛋白精氨酸甲基化調控擬南芥開花發育發表在2007年的EMBO J。
從總體上來講，我國在表觀遺傳學領域已形成一定的研究規模，并顯示出參與國際前沿學科競爭的能力。
