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国家遗传工程小鼠资源库

时间:2008-03-24 20:52来源:龙虎网 作者:bioguider 点击: 243次
12位“海归”学者,近3年来陆续举家回国,吸引他们回来的,是南京的4万只小鼠!

  这是位于南京高新开发区的国家遗传工程小鼠资源库,库里的4万只小鼠,是基因剔除(包括基因的增加、减少、改变)研究的对象,科学家们从不同的方向对他们进行研究,探寻基因与疾病的关系。

  去年底公布的2007年诺贝尔医学奖,得主的最大贡献就在于找到了基因剔除的办法并将之用在小鼠身上。南京的小鼠库是全球基因研究计划的一部分,是亚洲最大的基因工程小鼠服务平台。在国内,这是实力最强的进行基因剔除技术服务的研究机构,目前已建立了30多种疾病动物模型。

  在鼠年里,12位全日制教授继续在这里“与鼠相伴”,埋头探究生命的秘密,寻找治疗人类疾病的“钥匙”。

  【现场探访】

  走在基因剔除研究的最前沿

  每日“与鼠相伴”的人们

  高新区学府路上,有栋不起眼的楼房。科技部依托南京大学建立的国家遗传工程小鼠资源库就在这栋楼里。在存有4万只小鼠的库房和实验室里,12位全日制教授和60多位博士、硕士,每日埋头与小鼠做伴。

  领头人高翔,南京大学模式动物研究所所长。这位南京人在南大硕士毕业后赴美留学,是美国Thomas Jefferson大学的发育生物学博士。他研究的是小鼠遗传学,也正是他将基因剔除的技术带到了国内;

  何玉龙,英国剑桥大学分子生物学博士,肿瘤生物学博士后;

  徐璎,日本东京大学生物学博士;陈炯,美国加州大学细胞及发育生物学博士;

  ……

  这里的12位教授都是从国外归来,并且都是全家搬到南京,要扎根于此。小鼠库实验室都是用他们的名字命名,每个实验室的研究方向各不相同,一般有十多位博士、硕士分工协作。

  基因的作用这样被发现

  沐浴更衣,穿上白大褂,戴上手套,从库房里选出两只怀孕的小鼠———研究人员张明坤就这样开始了一天的工作。

  要想研究某个基因对于整个生命体的作用,就必须把该个体所有细胞中存在的该基因全部“剔除”,所以改造得从受精卵开始。

  张明坤首先从怀孕小鼠的体内提取胚胎干细胞,然后在显微镜下,将某段基因(表面上看起来就是普通液体)注射到胚胎干细胞中,让基因发生重组变化,然后再将该干细胞植回小鼠体内。研究人员要跟踪小鼠孕育和成长的全过程,有时为了一个试验结果,要守上一夜甚至好几天。

  “瘦素”是小鼠库科研人员发现的一种与糖尿病有关的基因。发现的过程就是,剔除干细胞中瘦素基因,当胚胎干细胞发育为成年小鼠时,小鼠得了糖尿病。经过若干次的试验,证明瘦素基因的缺失,正是导致糖尿病的原因。

  “一种实验要做上无数次,有时一个团队要一年多才能找到一个基因的作用。一种疾病并不是简单由一个基因导致,有的是多个基因共同作用的结果,我们仅糖尿病基因就发现了十几种。”小鼠库博士郭仕英说,人有万多个基因,他们做无数个试验的目的,就是要搞清楚,到底是哪个基因、各基因间发生了怎样的变化,才导致了疾病的产生,以及怎样修复这些基因,根治疾病。

  在国际上取得发言权

  “基因剔除研究,就是通过人为剔除、破坏或是增加一个基因,来研究这个基因对整个肌体的影响,理论上来说,可以把人体每个基因逐个剔除,以考察基因剔除后的表型特征,探讨每种疾病的基因变化。”高翔解释。

  目前小鼠库建立了遗传工程小鼠品系共余种,其中种为自主培育品系,包括糖尿病、肥胖症、白内障、肢体残废、发育缺陷、心血管系统障碍、老年痴呆症等多种人类疾病的动物模型,成为亚洲最大的基因剔除小鼠的技术服务中心。

  国家遗传工程小鼠资源库已经在国际上取得了重要发言权。去年,国际小鼠基因剔除联盟召开的“小鼠功能基因组研究的未来”国际研讨会上,高翔作为中国的唯一代表参会。

  【追问来由】

  为什么是小鼠而不是猴子?
  
  小鼠资源库里用作研究的小鼠,并不是普通人想象中的那些“人人喊打”的小老鼠,而是十分珍贵的“宝贝”。

  小鼠们住的是“五星级宾馆”———鼠库里恒温恒湿,换风系统每小时换5次新风;有专门的饲养员,一位饲养员照看1000只笼子,每只笼子里不超过5只鼠。

  它们的吃喝就更加讲究了,喝的是经过钴射线照射过的纯净水,吃的是蛋白质、脂肪等营养成分配比出来的专门饲料。小鼠库每天仅饲养费用就得5万元。人要想进入鼠库,得沐浴更衣,以免把细菌带进去。

  以一般常识来看,似乎猴子或猩猩与人类更接近,为什么基因剔除研究选择小鼠?

  高翔说,小鼠是生物学性质最为清楚的哺乳类动物,其基因组和人类具有%以上的同源性,有非常相似的排列和结构。通过基因组改造建立的遗传工程小鼠模型,已成为科学研究中最常用的动物模型。“小鼠的生活环境跟人类非常接近,食物也相同,基本上人吃什么小鼠就吃什么。而猴子生活在树林里,以果实等为食,与人类的生存环境反而差距较大。”高翔说。

  此外,小鼠的繁殖力非常强,实验成本比较低,这也是选择小鼠的重要原因。

  【现实应用】

  生物医药外包的新平台

  近年来,美国、加拿大等发达国家已经投入巨额资金,系统开展基因剔除小鼠研究,试图在功能基因组研究和新药的知识产权争夺战中抢占制高点。全世界的科学家研究出来的小鼠模仿人类的疾病模型已经有500多种。

  药物筛选是对小鼠资源库的一项最现实的应用。通过基因技术,使小鼠患上人类的某种疾病,如糖尿病、高血压、癌症等,这就是专家们所说的“小鼠疾病模型”。这些小鼠正在新药筛选中扮演不可或缺的角色,成为新药研发中的首批“试药者”。只有通过了小鼠试验筛选的药物,才能进一步进行对人体的试验。通过对小鼠的试验,目前在研发过程中被证明是无效的药物大约有30%。有了这么多的“小鼠疾病模型”,新药研发的速度正在加快。

  小鼠资源库正成为我市生物医药外包的新平台。12位科学家曾将国外的先进技术带回国内,如今又带着在国内的研发成果,参与国际合作。眼下,小鼠库已经与美国一家著名医药企业展开了技术服务合作,并已经签订了3年的合作协议,开展转基因、基因剔除和药物筛选等8项合作项目。

  高新区和小鼠库已经联手举行过两次“中国南京生物医药研发暨服务外包国际研讨会”,各路专家认为,基因剔除领域将成为南京服务外包的全新内容,在外包领域中,这一领域颇具竞争力,含金量也很高。

  【深度分析】

  寻找根除疾病的“钥匙”

  到底什么时候,当我们走进医院,拍个“基因片”,或者照个“基因光”,就能找到生病的根源,然后药到病除?什么时候,新出生的婴儿就是一个已经经过基因修补的健康肌体?

  这样的理想,眼下离鼠比较近,离人还比较远。

  比如,如果发现一只携带白血病基因的问题小鼠,可以通过“基因剔除”技术,剔除这只鼠孕育的胚胎中不好的基因,也就是导致它患白血病的基因,那么生下来的小老鼠以及它的后代,可能就不会患有白血病。

  哺乳动物的任何一段基因都有可能被人为地加以修改,当基因剔除技术成功应用在小鼠身上,这种技术离人类也就更近了一步。依此推断,困扰人类无数代的许多跟遗传因素有关的顽症,或许都能通过基因技术被根除或是根治。

  然而,人毕竟不是小鼠。“人类疾病的发生因素非常复杂,人体中3万多个基因有无数种变异和组合方式,另外,人肌体也是不断变化的,基因功能也会随之改变,基因剔除的研究是没有止尽的。”高翔说,目前小鼠库的研究仍然是基础性的,有很多是在为20年以后的医学研究做准备。

(责任编辑:泉水)
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