我国干细胞研究科学家评07诺贝尔医学奖

我国干细胞研究科学家评07诺贝尔医学奖

　　

    基础研究引领的突破

        

        ●今年的诺贝尔医学奖再次表明，一项可能带来无穷应用的科学发现往往源自基础研究。

        

        ●1989年,基因打靶技术在老鼠身上实际应用获得成功。这是一项基础研究，后来才想到它在医学应用上的可能性，才去试图分离人的胚胎干细胞。

        

        ●随着人们对胚胎干细胞的各种特性越来越了解，其推向医学应用的速度之快也已经达到了令人瞠目的地步！

        

        2007年的诺贝尔奖本周起陆续公布，由于生理学或医学奖最早公布且其成果大都与人类健康直接相关，因而通常最引人关注。美国科学家马里奥·R·卡佩基和奥立弗·史密斯及英国科学家马丁·J·埃文斯，因研究出一种能控制老鼠体内基因的技术，而获得今年度的诺贝尔医学奖。诺贝尔医学奖委员会在获奖评语中说，这种被称为基因靶向技术的应用，使我们能够更深入地了解胚胎发育、老化以及疾病的过程。目前已在囊性纤维变性、心脏病、糖尿病以及癌症等疾病的研究中得到应用。

        

        就此次诺贝尔医学奖工作的科学意义及其可能的应用前景，记者采访了我国干细胞研究“973”项目首席科学家盛慧珍教授。

        

        盛教授说，她比较熟悉其中两个人的工作，埃文斯的工作是发展了小鼠胚胎干细胞技术，卡佩基则主要是把同源基因重组（即基因打靶）技术建立起来了。他俩的工作之所以同时得奖，是因为最初的基因打靶技术是利用小鼠胚胎干细胞系统建立起来的。同样利用小鼠胚胎干细胞系统，科学家还能将基因改造后的单个干细胞变成一个完整的基因改造鼠。没有胚胎干细胞技术就没有同源基因重组技术。这两项工作同时得奖是很有道理的。

        

        “胚胎干细胞的意义当然还不仅是为基因打靶提供基础”。盛慧珍如是评价。“在过去近二十年的时间内，科学界利用小鼠胚胎干细胞系统做了大量的体内和体外实验。在细胞和分子水平上揭示了发育、生长、衰老的许多规律。从这些实验结果中科学界认识到可以从发育早期胚胎中分离出胚胎干细胞系，还认识到胚胎干细胞的两个特征，一是可在体外无限增殖，二是可保留发育全能性（即将保留很久的体外胚胎干细胞再植入体内，又能发育成小鼠成熟体内任何一种细胞类型）。这些认识成为后来发展人胚胎干细胞研究的奠基石。”

        

        现在全世界很多科学家在做人的胚胎干细胞研究，希望获得各种细胞和器官，并用它们来治疗许多目前无法治疗的疾病。人胚胎干细胞尽管分离出来，但绝大多数后续实验是无法在人体上做的。关于在人体上的应用，很多决策是根据在小鼠身上的实验资料来规划的。可以说，对小鼠胚胎干细胞的研究结果直接影响了对人干细胞的研究。

        

        盛慧珍说，尽管她和上述三位科学家并没有过个人接触，但从一些报道和同事那里了解到，这些大科学家对科学方向的把握能力和他们新颖的研究思路都非常值得借鉴，而且他们都是一直在实验室里亲自动手做。盛慧珍尤其对卡佩基赞誉有加：“他的学生中有一个中国人邓初夏博士，现在NIH做得非常好。卡佩基是一个非常严格的科学家，而且动手能力极强，好多事是亲力亲为，非常执着，很可贵。”

        

        对这次得奖工作本身的意义，盛教授强调，小鼠基因打靶这件事意义非常大，在这个模型建立前人们只能用转基因的方法做，而转基因法因为是随机的，不准确，做基因改造效率很低。相反，基因打靶是精确的。它的发明使得科学家可以根据实验的要求来决定改造基因组的哪个基因或片断，并决定用何种方式来改变，譬如可以去灭活一个基因（称为基因敲除），也可以加入一个功能基因（基因敲入），还可以通过修饰某个基因的DNA来改造其编码蛋白的功能。所以，基因打靶技术不但提高了实验的准确性，还为人们提供了按照实验要求选择改造方式的可能性。

        

        谈到此次诺贝尔医学奖对未来整个医学发展的意义，盛教授说，这次的诺贝尔医学奖从干细胞和基因改造结合的角度给奖，这非常有道理，这种结合也无疑会激发生物产业、医学发展的极大潜力。卡佩基的基因改造的工作最初是利用小鼠胚胎干细胞系统建立的。现在已经发展到在体细胞上也能打靶，然后在利用体细胞克隆技术将基因改造后的体细胞变成完整的动物。现在不但在小鼠上可以做基因打靶，也可以在牛、羊、猪等多种动物上做。胚胎干细胞、基因打靶、体细胞克隆这三个体系互相支持，形成了一个完整的技术平台，为生物技术发展提供了新的思路和手段。例如，可用这种技术来做乳腺生物反应器，通过动物乳腺来分泌胰岛素、生长因子等。另外这个技术在医学上也有很大潜力，有些患者先天就有某种疾病，通过干细胞基因改造技术是可能部分纠正这类疾病的，比如说有些病人是因为其肝脏糖代谢酶有缺陷而导致疾病状态，目前对这些病尚无治疗方法。把这些病人的干细胞分离出来，经过基因改造再植入回去，就有可能治愈这种疾病。这些研究都已在进行中。

        

        盛慧珍教授认为，今年的诺贝尔医学奖再次表明，一项可能带来无穷应用的科学发现往往源自基础研究。这一始于小鼠的科学实验工作近20年前（1989年基因打靶技术在老鼠身上实际应用获得成功）是一项基础研究。后来才想到它在医学应用上的可能性，才去试图分离人的胚胎干细胞（1996年）。近年来人胚胎干细胞的工作是其延续。随着人们对胚胎干细胞的各种特性越来越了解，人胚胎干细胞研究的意义如今已被全世界充分认识。目前，这个领域发展极快，其推向医学应用的速度之快也已经达到了令人瞠目的地步！这些轰轰烈烈的发展源于小鼠胚胎干细胞研究，但当初没有很多人意识到日后它有如此重要的价值，这或许可以给我们带来一些启示。

        

“基因敲除鼠”的诞生过程

        

相关链接    什么是基因打靶？

        

        第一步：从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞（ES），在培养基中扩增。这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”。

        

        第二步：构建一个载体。取两段与靶基因同源的DNA片断（同源臂），在两个同源臂之间插入neor（新霉素抵抗基因），在同源臂以外插入HSV  tk（疱疹病毒胸苷激酶）基因。由于同源臂与靶基因的DNA正好配对，所以能像“准星”一样，将载体准确地带到靶基因的位置。而neo↑r和HSV  tk可起到正负双重选择的作用，帮助有载体定位插入的细胞繁殖并去除有载体随机整合的细胞。

        

        第三步：载体与靶基因同源重组，完成胚胎干细胞的基因改造。

        

        第四步：基因改造后的胚胎干细胞增殖。