三位科学家研究“基因打靶”技术获得诺贝尔奖

　　本报记者 吴晓鹏 实习记者 钟啸

　　小鼠搭桥

　　美国当地时间10月8日凌晨3点，70岁的美国盐湖城犹他大学教授马里奥·卡佩奇（Mario Capecchi）在熟睡中被电话铃声唤醒。

　　电话是位于瑞典首都斯德哥尔摩的诺贝尔奖评审委员会打来的，向他通报了他和另两位科学家——82岁的美国北卡罗来纳州大学教会山分校奥立佛·史密斯(Oliver Smithies)、66岁的英国威尔士卡迪夫大学马丁·埃文斯(Martin Evans)一同获得2007年度诺贝尔生理学或医学奖的消息。

　　“听起来对方的口气很严肃，”卡佩奇事后说，“所以当时还睡眼惺松的我的第一反应是，这应该是真的。”

　　三位科学家将共同分享约150万美元的奖金。给他们带来荣誉的是一项被称为“基因打靶”的生物技术。通过敲除技术来研究老鼠基因，使人类能够掌握更多有关心脏病，糖尿病，癌症，囊肿性纤维化（属遗传性胰腺病）等疾病发病规律的信息，从而对症下药，研制新药物。

　　诺贝尔委员会说，基因打靶已经遍及了所有的生物医学领域，人们对于基因功能的理解，以及它给人类带来的好处在未来的许多年里还将继续增加。

　　宣布获奖名单的瑞典卡罗林斯卡医学院的Christer Betsholtz教授说，“基因打靶是生物医学科学上的一项革命，因为它让我们能够在正常生理学范围内研究基因的功能，不仅在健康的状况下，还可以在疾病的状况下。”

　　拯救生命的“敲除”

　　人体内有3万多个基因，各种动植物也有不同的基因。搞清楚各种基因到底分别起到什么作用，对于揭开癌症等疾病的致病之谜具有着关键性的意义。

　　就像一台机器一旦丢失了某个零件，发生了某种故障，人们才体会到这个零件是不可缺少的。同样，人们只有通过当某个基因缺少了的时候，会出现什么样的现象（比如疾病或者生长发育异常），来判断这个基因的功能。

　　在科学实验中，怎样才能使生物身上的某个基因缺失掉呢？一种可行的办法，就是先在这种生物的胚胎干细胞中把这个基因给“敲除”掉。

　　这次，卡佩奇、史密斯、埃文斯三位科学家所创造的，就是这样一种非常强大的“敲除”技术，也就是“基因打靶”技术。

　　被敲除掉了某个基因的胚胎干细胞随后被注入生物的胚胎中。胚胎长大成生物之后，与其他的同类进行繁殖，就产生了新的个体。

　　这个有基因缺陷的生物被培育出来后，观察它在缺少这个基因之后会发生什么疾病，就可以知道这个基因到底是发挥什么作用的。

　　在此过程中，有两个节点十分关键：一是怎样把被敲除掉了某个基因的干细胞培育出来；二是如何把具有这种基因缺陷的干细胞培养为新的个体。

　　虽然相互也交换信息，但卡佩奇等三位科学家基本上是独立工作，分头攻克了这两道难关。

　　埃文斯成功解决了干细胞在体外情况下进行分化、维持生长、生殖特性的技术问题，对胚胎干细胞进行了培育。卡佩奇和史密斯则使用这些干细胞进行了基因打靶，成功敲除掉其中的某些基因，并使得具有基因缺陷的新个体能够发育生长出来。两项技术相组合，就形成了基因打靶技术。

　　“（三位科学家）给了我们一个工具箱。因为他们的工作，我们才能够进一步了解基因与疾病之间的关系。”位于伦敦的医学研究委员会哺乳动物遗传中心主任Steve Brown说。

　　小鼠搭桥

　　基因打靶技术被创造出来了，可是，如果直接拿人体的干细胞来进行这种疾病研究，会牵扯到很多伦理学问题，“干细胞往往和生命联系在一起，当我们用人体干细胞作为生命研究工具的时候，造成的代价往往是毁坏了正在发育过程中的生命。这被广大社会人士和科学家认为是不人道的，不能以一个人的生命来换取另一个人的生命。”中国科学院遗传与发育生物学研究院马润林说。

　　于是，科学家们想到了老鼠。

　　“也许我们认为人类是众多进化过程中的尖峰，而实际上，我们和老鼠的基因有大约 95%都是相同的。”Betsholtz教授说，“因此，通过对老鼠基因的研究，我们就可以推断我们自己基因的功能。”

　　第一个利用这种敲除技术培育具有基因缺陷的老鼠的工作是在1989年完成的。诺贝尔委员会说，目前已经使用这种技术研究了老鼠体内的10000个不同的基因，这是老鼠体内基因总数的一半。

　　基因打靶帮助我们了解了数以百计的基因在哺乳动物胚胎发展过程中的作用。埃文斯、史密斯应用基因打靶技术，敲除掉小鼠胚胎干细胞中的某些基因来研究治疗人类的一些遗传病，比如囊肿性纤维化、地中海贫血病，以及高血压和动脉硬化症一些普通的疾病。卡佩奇的工作揭示了基因在哺乳动物身体器官中的作用，为人类身体的一些先天畸形指明了原因。

　　市场机会

　　“敲除小鼠”的技术从使用到现在已经有20年左右，被广泛认为是对遗传学、生理学和医学上最大的贡献，“所以科学界特别是遗传学界对今年医学奖的奖项颁发是很服气的。”马润林说。

　　这项技术正在被应用于制药业。全球最大的制药商辉瑞，排名第二的葛兰素史克，以及瑞士诺华，默克，赛诺菲安万特等制药商巨头都将实验室老鼠和研究纳入了他们的项目之中。

　　不过，在马润林看来，基因打靶技术更多的是对实验材料提供设施基础，并不是直接使用于进行产业化的过程。“诺贝尔奖不是一个马上能看到前景的东西，它是在构建关键的平台，推动知识增长，然后再推动社会。”

　　在中国，基因打靶技术还没有被广泛使用。

　　“这项技术的研究国内起步比较晚，五六年前才开始的。”以敲除技术为研究方向的何伟奇博士介绍说，他所在的南京大学模式动物研究所在4年前成立了小鼠资源库，目前所里有关小鼠敲除方面的研究资金都来自于国家重大项目基金，他们目前与国外一些制药公司的合作正在洽谈之中，与中国公司的合作还没有展开。

　　但基因打靶的新技术概念已经为中国股市上的医药板块带来机会。

　　上海证券的分析师彭蕴亮认为，基因打靶药物是人类基因组学的最新贡献，是医药生物发展的尖端领域，为市场提供了全新的投资价值，未来具有较强市场爆发力。“我们强烈看好化学原料药、中成药制剂、生物制药、基因靶向药物等系分子行业的发展前景。我们认为，在医药行业销售收入、行业利润双拐点出现的背景下，上市公司2007下半年到2008年上半年存在爆发性机会。”

　　不过，马润林认为，敲除技术依然是一项难度大，耗资高的技术。从一个基因的敲除，到最后明确其功能最短也要一年半、一年的时间。

　　“在没有新方法出现的情况下，敲除技术是主导技术。而目前全球各地也在研究这项技术的平行技术，甚至是替代技术，并取得了可喜的成果。当这些新技术在被世界广泛认可的时候，它们就有可能成为新的诺贝尔奖。”