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聚焦2007诺贝尔奖 基因靶向技术成就医学诺奖得主
http://www.100md.com 2008年3月11日 《现代护理报》 2008.03.11
     中国专家解读

    “基因敲除小鼠”

    为何获奖?

    首都医科大学宣武医院细胞治疗中心主任张愚8日介绍,本年度诺贝尔生理学或医学奖得主的最大贡献在于,他们创造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式,把任意改变小鼠基因变为现实,不仅可以研究单个基因在动物体内的功能,而且为人类攻克某些遗传因素引发的疾病,提供了药物试验的动物模型。

    张愚介绍,所谓“基因敲除小鼠”,就是先在小鼠的胚胎干细胞上通过基因重组的办法进行基因修饰———就是将胚胎干细胞中的靶向基因改掉,然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎,生成嵌合体小鼠。这种嵌合体小鼠长大后,体内同时存在被“修饰”过的基因和未被“修饰”的基因。如果某些小鼠的生殖细胞恰巧被“修饰”过了,则它们就会生出基因完全被“修饰”过的小鼠。
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    张愚认为,这种方法本身就是生物医学领域里一项极具开创性的方法,同时,由于人类基因与小鼠基因有90%以上的相似性,因此它在理论上具备了用于心脏病、糖尿病等人类遗传因素引发的疾病研究的可能。

    中国科学院动物研究所研究员周琪表示,这次诺贝尔生理学或医学奖获奖者所做的工作是关于基因重组,这是一个技术集成的工作,最大的意义在于它为研究人类疾病机理、创造动物模型、确定基因功能开创了一个新的局面,为相关生物医药的研发奠定了基础。

    张愚说,人类囊肿性纤维化病就属于一种单基因遗传性疾病,马里奥·卡佩基等三位获奖者已经成功地把这种致病的基因突变移植到小鼠身上,培育出了患囊肿性纤维化病的小鼠,为针对这一疾病治疗研究提供了动物模型,有望在药物或治疗方法上取得突破。但张愚同时表示,由于科学伦理和技术水平的限制,把这种方法用于人类胚胎研究尚不能在短期内实现。

    张愚上世纪90年代初在美国留学时,曾聆听过马里奥·卡佩基教授的讲座,“那个时候他们已经成功地创造了这种方法,十几年过去了,这种方法得到了广泛应用,已经发展成为生物医学领域的一项标准技术。”
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    张愚认为,本年度诺贝尔医学奖授予他们,似乎暗示了诺贝尔奖评审委员会的一种倾向———“如果能在生物医学研究领域取得重大技术革新,得奖只是迟早的事”。对此,周琪表示:“我相信生物医学领域肯定是未来诺贝尔生理学或医学奖的热门方向,比如科学家对再生医学领域的研究肯定会在未来的某个时间获得诺贝尔奖的青睐。”

    周琪介绍,目前,我国已经有了几个国家级的中心和众多试验室可以开展类似的工作,未来我国在生物医药、胚胎干细胞、再生医学等领域的研究应该会有突破。

    张愚指出,目前国内一些科学家已经在生物医学研究领域保持了与国际同步的研究水平。

    (孙闻吴晶晶)

    诺贝尔生理学或医学奖得主小传

    卡佩基1937年出生在意大利,后获得美国国籍。卡佩基1967年获美国哈佛大学生物物理学博士学位,他除了在霍华德·休斯医学研究所工作外,还担任犹他大学人类遗传学和生物学教授。卡佩基因在“基因靶向”技术的研究上做出了开创性工作而成名。
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    史密斯1925年出生在英国,后获得美国国籍。史密斯1951年获得牛津大学生物化学博士学位,如今在美国北卡罗来纳大学工作。他一开始主要进行胰岛素的研究工作,后转入分子生物学领域。在差不多60岁时,他开发出了可关闭活体内特定基因的技术。史密斯和卡佩基几乎同时对“基因靶向”技术做出了奠基性贡献,这一技术使得科学家能培育出拥有特定变异基因的小鼠。

    埃文斯1941年出生在英国,1963年从剑桥大学毕业后,进入伦敦大学学院学习,获得解剖学和胚胎学博士学位。1978年,他返回剑桥大学工作。3年后,他和同事从小鼠胚胎中第一次成功分离出未分化的胚胎干细胞。这为“基因靶向”技术提供了施展本领的空间。如今,埃文斯在英国加的夫大学担任哺乳动物遗传学教授。

    美、英科学家分享诺贝尔生理学或医学奖

    瑞典卡罗林斯卡医学院10月8日宣布,将2007年诺贝尔生理学或医学奖分别授予两名美国人马里奥·卡佩基、奥利弗·史密斯和一名英国人马丁·埃文斯,以表彰他们在“基因靶向”技术方面的突出贡献。
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    诺贝尔奖评审委员会发布的公报说,三位科学家“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面有着一系列突破性发现”,为“基因靶向”技术的发展奠定了基础。

    在“基因靶向”技术的帮助下,科学家可以使小鼠体内的特定基因丧失功能。此类“基因敲除”试验可以帮助人们了解基因在胚胎发育等多种现象中发挥何种作用。“基因靶向”技术为阐明人类疾病的发生机理方面发挥了至关重要的作用。

    诺贝尔生理学或医学奖评委比约恩在接受采访时说:“三位科学家的突破性成果在医学界和生理学界均有着非常重要的意义。由于老鼠有着和人类非常类似的基因,从生理学角度看,通过对小鼠体内不同基因的功能进行了解,可以进而指导对人类的基因研究。从医学角度看,通过了解基因与疾病的关系,人类可以开发出更为有效的治疗手段及药物。”

    (马世骏)

    瞄准疾病———“基因靶向”技术
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    自古以来,狙击手在战场上的作用一直不可忽视。精准是对狙击手的根本要求,而瞄准镜是狙击手的最好帮手。在现代医学领域,如果把科学家比作搜索致病基因的狙击手,那么“基因靶向”技术就是他们的瞄准镜。

    所谓“基因靶向”技术是指利用细胞脱氧核糖核酸(DNA)可与外源性DNA同源序列发生同源重组的性质,定向改造生物某一基因的技术。借助这一从上世纪80年代发展起来的技术,人们得以按照预先设计的方式对生物遗传信息进行精细改造。

    有了“基因靶向”这一强大的武器,人们就可以瞄准某一特定基因,使其失去活性,进而研究该特定基因的功能。打个比方来说,使用“基因靶向”这具高精度瞄准镜,科学家们就能够精确瞄准任何一个基因,并对它进行深入研究。

    尽管“基因靶向”技术刚刚诞生20余年,全世界的科学家已经利用该技术先后对小鼠的上万个基因进行了精确研究。根据导致人类疾病的各种基因缺陷,科学家培育了超过500种存在不同基因变异的小鼠,这些变异小鼠对应的人类疾病包括心血管疾病、神经病变,糖尿病和癌症等。

    诺贝尔奖评审委员会在新闻公报中说:“今年的奖项所涉及的发现引领人们掌握了一个无比强大的研究武器:小鼠的‘基因靶向’研究技术。它如今已经被应用在生物医学所有领域。”

    新闻公报说:“从长远看,‘基因靶向’技术对人类在理解基因功能方面将带来持续而深远的影响,并且不断造福人类。”

    (潘治), http://www.100md.com