吴晓晖：掀起基因“速解”热潮

　　最近，中国上海复旦大学的学者们为“哺乳类基因研究”另辟蹊径。  

　　今年7月，他们成功地把“PB转座因子”运用于哺乳动物基因功能研究，受到全球科学家的密切关注。  

　　7月21日，国际顶级生命科学杂志《细胞》在线发表了复旦研究组所取得的成果，并于8月12日在封面刊载了这一成果。  

　　《细胞》杂志审稿人这样评价他们的工作：新方法简便高效，提供了大规模研究小鼠等哺乳动物基因功能的解决方案。并称，复旦研究组这项工作“是里程碑式的发现，将可能在世界范围内改变小鼠遗传学研究，并有用于人类基因治疗的前景”。  

　　吴晓晖博士恰是他们中年轻的一员。  

　　在文章发表后的几天里，吴晓晖和他的伙伴们就收到了来自世界数十个知名科研机构、实验室的E-MAIL，向他们问津实验方法、索求实验试剂……  

　　兴趣让他开拓创新  

　　自上个世纪初，美国生物遗传学家摩尔根创立了“基因的染色体学说”，此后百年间，全世界的生物科学家前赴后继，试图破解生命的奥秘———“翻译”基因“天书”。  

　　然而，时至今日，人类对基因，特别是高等哺乳动物基因功能依旧知之甚少。随着生物技术的日新月异，科学家们建立了果蝇、小鼠等多种生物研究模式系统、尝试着各种试验方法，但收效甚微。目前人类对哺乳动物基因功能的认知，仅仅停留在总量的十分之一的水平上。  

　　而恰恰是吴晓晖和他的伙伴们，仅用了6年的时间，便神奇般地找到了一把开启“哺乳动物基因功能研究”宝库的金钥匙。  

　　1999年以前，吴晓晖还一直从事果蝇发育遗传学的研究，从1999年开始，吴晓晖和他的伙伴们才开始着手进行哺乳动物基因功能分析。“6年以前，我们一直做基于果蝇的生物遗传学研究，果蝇研究可以为人类基因功能研究提供分子水平的有力证据，但那还不充分。从科学的角度讲，小鼠百分之九十九的基因组序列与人类类似，研究小鼠基因功能可以为解读人类基因功能提供更为直接的证据。”  

　　“那时，我们想为什么不能尝试一下像研究果蝇那样研究小鼠。”一个崭新研究方向所制造出来的神奇魅力深深地吸引了吴晓晖，也就是从1999年开始，吴晓晖和他的伙伴们开始在实验室里养起了小白鼠……  

　　从果蝇到小鼠，吴晓晖“心理需求”逐渐得到了满足。“从我个人讲，我做这些东西，也许以后他会服务于人类，但我现在做这方面的研究，一大部分原因都是出自我的兴趣，满足我的好奇心。”  


　　兴趣让他坚持不懈  

　　当今世界，生命科学家们研究小鼠等哺乳动物基因功能的思路主要有两种：基因剔除与基因随机诱变。采用基因剔除法，可以清晰地知道被剔除的基因，但操作技术复杂、试验费用庞大；基因随机诱变，以前主要采用化学诱变的方法，即给哺乳动物食用化学药品，诱发动物基因突变。但是寻找突变基因的工作非常困难。  

　　“以前，在小鼠里面进行基因随机诱变，主要采用化学诱变的方法，往往是看到了小鼠身体性状发生变化，但却不能很快分辨出是哪个基因突变了。而基因剔除操作复杂，费用巨大，在全基因组范围内作基因剔除，需要几十亿美元。所以，我们意识到，需要一种比较迅速经济的方法，能够有效地大规模做全基因组范围的基因诱变和突变基因定位，进行高效的基因功能研究。”  

　　寻找基因诱变新方法伊始，因为缺少经验，吴晓晖和他的伙伴曾经尝试了一些前人的实验。一开始，他们用反转录病毒随机插入到小鼠的细胞中，希望能够得到大量的突变基因，但是他们很快了解到，反转录病毒偏好重复插入到基因序列的某些热点区域，不能很快得到大量的突变基因，另外，反转录病毒需要在体外用培养细胞的方法，制备大量的病毒，过程比较麻烦，不能提高效率。  

　　最终，采用反转录病毒基因诱变的试验宣告失败……  

　　“转座因子”是很多生物宝贵的遗传分析工具，一旦被随机插入生物基因序列，将会促使生物体内基因产生突变。而后通过简单的实验室方法，科学家可以迅速地得到突变基因序列。“用转座因子作为基因诱变的‘子弹’，去‘射击’生物基因序列这个‘靶子’，也许是一个不错的主意。”由此，吴晓晖和他的伙伴们又把目光投向了“转座因子”。  

　　目前，科学家们已经从多种生物体细胞中发现了近千种转座因子，但大多数的转座因子在进化中逐渐失去了活性，从中筛选有效的又谈何容易。  

　　当这个实验思路确定下来，吴晓晖和他的伙伴们马上想到他们熟悉的果蝇，他们采用了一种从果蝇中克隆出来的“P转座因子”，这种转座因子在果蝇中具有很高的活性。然而不幸的是，由于“P转座因子”对宿主细胞具有很强的依赖性，当他离开果蝇细胞就丧失了活性。  

　　最终，采用P转座因子来进行基因诱变的实验也宣告失败……  

　　这样下来，同在插入诱变的实验思路框架下，采用两种其他方法去基因诱变的实验都没有取得实质性的进展。这时，已经是经历了无数次试验了。“如果没有兴趣，我们做实验如果只是按照老板或是谁的要求去完成，我想到这个时候就会很烦，不会再这里进展下去了，而我们却恰恰相反。这一方面，来自于我们所和学校的宽松的科研环境，另一方面，也来自于我们对生物学发自内心的兴趣。”  

　　兴趣让他终获成功  

　　2003年，人类基因组序列图由美、英、日、法、德和中国科学家共同绘制完成。由此，“人类基因组计划”的所有目标全部实现：科学家发现人类基因数目约为3.4万至3.5万个，并把它们每个都单独“描述”出来。  

　　历时13年的“人类基因组计划”为人类基因功能研究奠定了基础。而与此同时，全世界的生物科学家们，也正在致力于解读逐一被“描绘”出来基因的功能，做着不懈努力。  

　　2002年初秋，中国上海复旦大学发育生物学研究所所长许田博士从美国归来，这一天，他把“PB转座因子”带回了实验室。  

　　“PB转座因子”是一位名为福瑞泽的美国科学家最先在飞蛾中发现的，一直应用在果蝇的遗传学研究中。这时的许田和吴晓晖都注意到了这位特别“活跃”的“朋友”。  

　　转机就从这一天开始发生了……“PB在十多种生物中都有活性，是个很难得的现象，我们推测，它可能较少依赖于宿主细胞提供的帮助。后来又发现它在非常原始的动物，如涡虫中都可以发生转座，具有活性。”  

　　“PB可能是自给自足，‘到处乱跑’的那种！”吴晓晖与许田两位博士一拍即合。“PB可能不需要宿主细胞提供活性。它能在低等动物中有活性，很可能在高等动物中也具有活性。”这次，他们决定从体外细胞培养试验做起。  

　　实验中，吴晓晖给这位“活跃的朋友”携带了一个药物筛选的标记，放到体外培养的小鼠细胞里，接着，用药物筛选。结果，没有这个标记的细胞就死掉了，有这个标记的细胞活了下来。  

　　这一次，幸运女神的橄榄枝伸向吴晓晖和他的伙伴们。“虽然试验采用的是体外培养的细胞，但试验结果预示着‘PB转座因子’在哺乳动物体内具有相当强的活性。我们很高兴！这是对我兴趣最大的回报。有人做事为了钱、为了功名，但那不是我们，我想那些需求钱和名的回报不会比这种成功后的感觉好。”  

　　当晚，许田、吴晓晖，还有吴晓晖的硕士研究生丁昇迫不及待地讨论了进一步验证试验步骤与方法的设计工作。  

　　……  

　　最终，“PB转座因子”被验证在小鼠体细胞、体外培养的人类体细胞中都具有相当高的活性，可以有效地作为基因诱变、转基因的哺乳动物遗传学分析工具。从而，吴晓晖和他的伙伴们发现并创造了研究“哺乳动物乃至人类基因功能”的高效方法。  


　　兴趣让他继续前行  

　　如今，吴晓晖所在的实验室养了成千只小白鼠，它们被饲养在一个个透明塑料笼子里。看着这些浑身毛茸茸熟睡中的小白鼠，吴晓晖流露出了一丝满足与安慰的目光……  

　　今年33岁的吴晓晖从小就喜欢动物，考大学那年，对动物强烈的好奇心又使他选择了复旦大学的遗传专业。从走进生物科学实验室的第一天起，吴晓晖就“一猛子”扎了进去。十多年来，他不断地设计着新的实验步骤与方法，一次次地去验证着自己的新想法。而强烈的好奇心，又使得吴晓晖每当获得研究的突破，随即又成为了他下一步研究设想的起点。  

　　前些日子，基于“PB转座因子”的“哺乳类动物基因功能研究”新方法的大获成功，使得吴晓晖迎来了学界各方的赞誉。而被赞扬之声包围的吴晓晖，早已开始了新的计划。  

　　在复旦大学发育生物学研究所的实验室中，吴晓晖和他的伙伴们又有了一个新的想法。“如果能够得到足够的支持，我们要大量培养基因突变小鼠，应用这个新方法，在三年内，获得小鼠百分之六七十的基因突变，以供哺乳动物乃至人类基因功能研究。”  

　　“目前，人类基因组计划已经完成。如今，如果哪个国家的科学家越先认知越多基因功能，哪个国家就会在生物科学这个领域领先。所以，我们希望这个新方法能够被国内的科学家尽快了解，并且广泛应用到解读哺乳动物基因功能的研究中。”  

　　人物档案  

　　吴晓晖，33岁，博士，复旦大学发育生物学研究所副教授。2001年获复旦大学遗传学博士学位，后进入复旦大学发育生物学研究所工作，主持建立了小鼠遗传学研究平台。