【进展】 我国科学家发现解读基因“神奇工具”

如果愿意，可以将某些人的身高调控成姚明那样的大高个、也可以把人类衰老的时钟往后再拨一拨……而这些可能不再是遥远得要苦苦等上几百年的事情了。复旦大学的科研人员最近找到了一种更为高效、快速地**“基因天书”的“密码”，这意味着人类大规模、逐一了解3万个基因中每个基因的功能、并找到基因疾病的根源将不再那么遥不可及。

　　据悉，该项轰动世界、被称为“里程碑式发现”的科研成果已由国际顶尖生命科学杂志《细胞》在线刊登，并将刊登在8月12日《细胞》杂志的封面，相关技术已申请国际专利。更令人意外的是，该项目的第一作者是仅仅只有26岁的研究生丁。

　　■解读天书密码“PB转座因子”

　　密码打开3万基因大门

　　**天书的密码名叫“PB转座因子”。复旦的科学家通过3年的研究发现，这种源于飞蛾的“密码”能直接插入哺乳类动物的基因中并保持活性、导致基因突变，有了这个基础，研究人员就能从突变中了解某个基因的特定功能。他们曾尝试用这类因子直接插入小老鼠受精卵的某个基因中，结果发现长大后基因突变的小老鼠患上了肾病，由此，他们判断这类肾病与这个特定基因基本上存在直接关联。据悉，在目前复旦已公布的70个特定基因中，研究人员已经基本能确定这些基因的基本功能。

　　让研究人员惊喜的是，“PB转座因子”甚至还能携带一些“外部”基因进入哺乳动物的基因内部。在科研人员的实验室里，记者就目睹了研究人员培育出的荧光小老鼠。据此次科研项目的负责人介绍，他们也是通过这类因子将荧光蛋白携带入小老鼠的受精卵内，这样小老鼠长大后，外部基因对哺乳动物的生命体征的影响就一目了然———整只小老鼠的皮肤和眼睛在荧光灯下发出幽幽的红光，而这样的“荧光”基因还将一代一代地遗传下去。

　　有了“PB转座因子”这个特殊“密码”的帮助，复旦大学发育生物学研究所所长许田教授说，以后通过多次实验，3万多个基因中具体哪个基因“负责”人体的哪些基本功能，也将可能得以明确。而哪些基因与人类身高有关、哪些又与衰老有关……有了对这些基本功能的把握，针对调控这类基因的研究就更能有的放矢。

　　■新方法的神奇之处

　　基因“天书”解读大大加速

　　其实解读基因天书、试图从中窥出人类生老病死的奥秘，全世界科学家多年来都在不懈努力。过去30多年里，全世界科学家花费了大量人力财力，才对约10%的哺乳动物的基因有所了解。而复旦的研究人员则用了不到一年的时间，就培育出了约1%基因的突变小鼠，并对这1%的基因功能有了基本的了解。

　　“两者一对比，就显示出用新方法将让‘基因天书’解读得更快”，许田教授介绍说，因为通过现有病人来了解突变基因的方法则如同大海捞针，过去科学家们常常采用在小鼠胚胎干细胞状态时将其中某个基因剔除、然后再植入体内发育成基因突变的小鼠以供研究的方法，整个过程周期相当长，技术难度很大；用了新方法后，研究进程大大缩短，许田举例说，过去2个研究者一年内才能培育出2个基因剔除的小鼠，而现在2个人3个月内就能培养出70个基因突变的小老鼠，并确定其基因功能。

　　■为什么不以猿猴作试验

　　老鼠繁殖力惊人“取之不尽”

　　为什么会选择小老鼠？了解了小老鼠的基因功能是否意味着基本等同于了解了人类每个基因的基本功能？许田介绍说，研究发现，人类和老鼠在基因方面有很多相似之处———他们都有大约3万条基因，而且99%的人类基因中都在小鼠中找得到同源基因。因此可以说，老鼠是一种在身体和基因方面近似于人类的哺乳动物。再加上它繁殖力惊人，出生后40天即可交配繁殖，因此老鼠完全能充当“取之不尽”的人体实验代用品。整个研究过程“拒绝”与人类基因高度相似的猿猴，据介绍，这在于猿猴的生存周期非常长，且目前没有发现非常有效的研究手段，“此外，因为它与人的关系非常近，可能还会引起伦理方面的争论。”

　　据悉，在现有发现的基础上，复旦大学已经启动了大规模小鼠功能基因组计划，希望通过小老鼠来大范围地了解各种人体疾病的致病基因，并将基因突变的小老鼠作为治病模型探索从而寻找根治手段。研究人员说，“这既包括了发明治病药物，也包括了找到基因突变的机理，这样就可从中切断基因突变进程。”

人类基因组计划通过测序发现哺乳动物大约有3万个基因，那么，这些基因又产生怎样的功能？解读这本包括生老病死等无数奥秘的“天书”的“神奇工具”被中国科研人员发现。

　 复旦大学科研人员将一种源于飞蛾的PB（PiggyBac）转座因子用于小鼠和人类细胞的基因功能研究，在世界上首次创立了一个高效实用的哺乳动物转座因子系统，为大规模研究哺乳动物基因功能提供了新方法。该成果由国际顶级生命科学杂志《细胞》（CELL）作为封面文章发表，第一作者丁昇是复旦大学三年级研究生。相关技术已申请国际专利。这个源于飞蛾的PB转座因子被赋予了“夸蛾因子”的中国名字，“夸蛾”是古文《愚公移山》中的大力士。

　 据介绍，转座因子是一类可以进入基因组内不同位置的基因载体。科学家利用它们插入基因导致突变以了解基因功能，也利用它们培育转基因生物。

　 由于99％的人类基因在小鼠中有同源性，因此，小鼠是研究哺乳动物和人类基因功能的模式生物。由复旦大学许田博士和吴晓晖博士等领衔的研究小组在反复探索中发现：可用PB转座因子高效插入小鼠基因组，还可以培育转基因小鼠。同时，PB转座因子可在人等哺乳动物的细胞株中高效导入基因并稳定表达，为体细胞遗传学研究和基因表达提供了一个高效、便捷的新系统。运用这个新的方法可以快速寻找疾病相关基因，建立多种疾病模型，寻找疾病机理及药物靶点，从而发展创新的治疗手段和药物，包括基因治疗。新方法还可以用于鉴定并研究具有重要生物学功能的基因，并改良经济动物。

　 《细胞》杂志审稿人评价：“这是里程碑式的发现，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”。

理论上说，只要了解了基因的功能，对心血管疾病、老年痴呆症等多基因疾病的致病机理就能有针对性地开展研究。但人类基因组计划发现哺乳动物有大约3万个基因，由于缺乏有效方法，在过去三十多年中，全世界科学家花费大量人力财力，也只对约10%的哺乳动物基因的功能有所了解。复旦大学昨天宣布，在世界上首次创立了一个高效实用的哺乳动物转座因子系统，为大规模研究哺乳动物基因功能提供了新方法。该校发育生物学研究所共同所长许田博士介绍说，新方法可在大范围内快速寻找疾病相关基因，为人类疾病的基因治疗提供了新途径。

该成果由国际顶级生命科学杂志《细胞》作为封面文章发表(7月21日在线发表，8月12日书面发表)。论文第一作者丁昇是复旦三年级研究生。相关技术已申请国际专利。

在飞蛾体内找到“优质武器”

许田说，转座因子是一类可以进入基因组内不同位置的基因载体，被视为研究基因功能的“武器”。科学家利用它们插入基因导致突变以了解基因功能，同时也利用它们培育转基因生物。麦克林托克(B.McClintock)因首先在玉米中发现转座因子而获得了1983年诺贝尔医学奖。但哺乳动物长期以来缺乏高效、实用的转座因子。这次许田博士和吴晓晖博士共同领导的研究小组找到的来自飞蛾的PB转座因子，可用于小鼠和人类细胞的基因功能研究。

研究小组用PB转座因子建立了小鼠体内直接突变基因技术，在不到一年内培育出约1%小鼠基因的突变品系。也就是说对大约300个基因功能有了初步的了解。原来两个人做一年实验才能了解两个基因的功能，而现在两人3个月就可以“了解”70多个基因。

《细胞》杂志审稿人评价这项工作“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”。

复旦启动大规模小鼠功能基因组计划

在复旦实验室里，记者看到一只在荧光灯下显出红色荧光的小鼠，科学家们利用PB转座因子将红色荧光蛋白植入小鼠体内，在短时间内就制造了第二代带有红色荧光的小鼠以供研究。

“大规模的研究在了解基因功能方面很重要。”复旦副校长杨玉良说，这将对人类自身的了解、疾病防治产生重要而深远的影响，也将为生物工程和生物医药产业提供巨大的机遇。复旦还准备建立一个1万笼的小鼠房，扩容实验对象的数量。

丁昇26岁，复旦大学发育生物学研究所2002级研究生（直博）。2002年获复旦大学学士学位。2002年7月至今为复旦大学发育生物学研究所研究生。

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。

许田43岁，博士，复旦大学长江特聘讲座教授。19781982年就读于复旦大学谈家桢教授主持的遗传学专业。1990年获耶鲁大学博士学位。1993年起在耶鲁大学任教，现为耶鲁大学遗传学系副系主任，终身教授。

　　小白鼠，顾名思义，当然就是白色的。可是你见过全身粉红色或是绿色的小白鼠吗？近日，复旦大学的科研人员发现了一种新型的基因载体——PiggyBac（PB）转座因子，而彩色小鼠也因为这项发现而变成了现实。当然PB转座因子的发现意义决不止于此，复旦大学发育生物学研究所的科学家们将这种源于飞蛾的转座因子用于小鼠和人类细胞的基因功能研究，在世界上首次创立一个高效实用的哺乳动物转座因子系统，为大规模研

究哺乳动物基因功能提供了新方法。该成果将于8月12日由国际顶级生命科学杂志《细胞》作为封面文章发表，这是我国科研成果首次登上该杂志的封面。　　

　　转座因子是一类可以进入基因组内不同位置的基因载体，它们可以插入基因导致突变从而使科学家了解各个基因的功能；也可以携带外原基因插入基因从而培育出各种转基因生物。彩色小鼠就是运用这种技术培育出来的，科学家把携带红色或绿色荧光蛋白的PB转座因子插入到小鼠的生殖细胞中，通过和正常小鼠交配就会生产出基因已经突变的粉红色或绿色小鼠。　　

　　主持研究小组的许田博士介绍说，在动植物中大约存在几千种转座因子，但有活性的转座因子一般只存在于比较低等的动植物中，哺乳动物长期以来缺乏高效、实用的转座因子，PB转座因子的发现填补了这一空白。PB转座因子可以高效插入小鼠基因组研究基因功能，使在小鼠等哺乳动物中了解基因功能成为可能。研究小组进一步发现可用PB转座因子培育转基因小鼠，为小鼠及其他哺乳动物建立了新的转基因技术体系。同时，PB转座因子可在人等哺乳动物的细胞株中高效导入基因并表达稳定，为体细胞遗传学研究和基因表达提供了一个高效、便捷的新系统。　　

　　传统基因功能研究方法通常是需要先培育胚胎干细胞，这项技术难度非常大，同时时间长，费用大。在过去30多年中，全世界科学家花费大量人力财力，才对大约10%哺乳动物基因的功能有所了解。而复旦大学的研究小组用PB转座因子建立了小鼠体内直接突变基因技术，不到一年就培育出了约1%小鼠基因的突变体系。运用这个新方法可以快速寻找疾病相关基因，建立多种疾病模型，寻找疾病机理和药物靶点，从而发展创新新的治疗手段和药物，包括基因治疗。新方法还可以用于鉴定并研究具有重要生物学功能的基因，并改良经济动物。因此《细胞》审稿人高度评价这项工作“是里程碑式的发现，将可能在世界范围被改变小鼠遗传学研究，并有用于人类基因治疗的前景。”　　

　　目前，以此项技术体系为依托，大规模小鼠功能基因组计划已在复旦大学启动。这将对人类自身的了解，疾病防治产生重要而深远的影响，也将为生物工程和生物医药产业提供巨大的机遇。

人类基因组计划通过测序发现哺乳动物大约有3万个基因，那么，这些基因又产生怎样的功能？要解读这本包罗生老病死等浩瀚奥秘的“天书”，必须寻找到一种工具，能够高效制造大面积基因突变和培育转基因动物。如今，这个“神奇工具”被中国科研人员发现。上海复旦大学发育生物学研究所的科研人员将一种源于飞蛾的PB(PiggyBac)转座因子用于小鼠和人类细胞的基因功能研究，在世界上首次创立了一个高效实用的哺乳动物转座因子系统，为大规模研究哺乳动物基因功能提供了崭新途径。

　　复旦大学于25日宣布：这一成果被国际一流的生命科学杂志《细胞》(CELL)作为封面文章发表，第一作者丁昇是复旦大学三年级研究生。相关技术已申请国际专利。这个源于飞蛾的PB转座因子被赋予了“夸蛾因子”的中国名字，“夸蛾”是古文《愚公移山》中的大力士。

　　转座因子是一种可以进入基因组内不同位置的基因载体。科学家利用它们插入基因可以导致基因突变、从而了解基因的功能；也可以将其他基因带入、培育转基因生物。可惜的是，在哺乳类动物中几乎找不到天然活性的转座因子，长期以来，为寻找一种对哺乳动物高效、实用的转座因子，世界各国的科学家投入了大量的热情和精力。

　　由于99%的人类基因在小鼠中有同源性，因此，小鼠是研究哺乳动物和人类基因功能的模式生物。由复旦大学许田博士和吴晓晖博士等领衔的研究小组在反复探索中发现：可用PB转座因子高效插入小鼠基因组，还可以培育转基因小鼠。同时，PB转座因子可在人等哺乳动物的细胞株中高效导入基因并稳定表达，为体细胞遗传学研究和基因表达提供了一个高效、便捷的新系统。

　　在过去的30多年中，全世界科学家凝聚大量的人力物力，对约10%的哺乳动物基因的功能有所了解，而复旦大学的研究小组用PB转座因子建立了小鼠体内直接突变基因技术，在不到一年内培育出约1%小鼠基因的突变品系，为大规模研究小鼠等哺乳动物基因功能提供了解决方案。运用基因剔除方法，2位研究人员需要用上1年的时间才能分析2个基因的功能；而复旦大学的2位研究人员仅仅用了3个月就研究了70多个基因。

　　由中国科学家发现的运用PB转座因子研究新方法可以在大范围内快速寻找疾病相关基因，建立多种疾病模型，寻找疾病机理和药物靶点，从而发现、创新治疗手段和药物，也为人类疾病的基因治疗提供了新途径。新方法还可以用于鉴定并研究具有重要生物学功能的基因，并改良经济动物。

　　目前，以PB转座因子技术体系为依托，大规模研究基因功能的小鼠功能基因组计划已经在复旦大学启动。这将对人类了解自身、预防和治疗各类疾病产生重要和深远的影响。

每个人生来就带着一本“生命天书”，它就是人类基因；而如何读懂这由三万多基因组成的“天书”一直是全球科学界研究的热点。

　　今天下午，复旦大学发育生物学研究所在此间宣布，由中国科研人员自主进行的人类基因组基因功能研究产生新突破。科研人员将一种源于飞蛾的PB转座因子用于小鼠和人类细胞的基因功能研究，在世界上首次创立了一个高效实用的哺乳动物转座因子系统，为大规模研究哺乳动物基因功能提供了新方法。

　　复旦大学发育生物研究所共同所长许田教授向记者介绍了该转座因子系统的运行原理。人类的平均基因数为三万左右，要弄清楚这些神秘的“生命密码”各自具备的功能与作用对于基因的研究与应用意义尤为重大。

　　传统的基因学研究一般是通过人类疾病的基因突变考察特定基因的功能，是一个庞大而复杂的过程。在过去长达十年的研究中，全球科学家仅仅掌握了百分之十左右的基因功能。而此次复旦大学的科研人员们另辟蹊径，从飞蛾等动物中提炼转座因子，这是一种可以进入基因组内不同位置的基因载体，通过将其插入基因导致人为的基因突变，从而了解基因功能。

　　许田说，通过大量的实验，研究小组发现这一名为“PB”的转座因子研究方法在小鼠等哺乳动物中产生了高效、准确的结果。有关专家表示，该项方法的实施将有利于科学家快速寻找疾病的相关基因，建立多种疾病基因模型，从而发展基因治疗。同时，它也意味着中国科学家在人类基因的探索与研究中占据了更多的领先地位。

　　此外，以此项技术为依托的大规模小鼠功能基因组计划也在此间同时宣布启动。

来源: 新闻晨报等