绿色基因

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  2009年春天,脚在紫外线照射下发出绿光的几只小狨猴标志着生物界出现了一次重大的突破。日本川崎实验性动物中央研究所的研究员将能产生绿色荧光蛋白的水母基因植入狨猴。这是科学家首次将基因植入灵长类动物并使新特征遗传给下一代。
  这项成果预示着一种令人兴奋的可能性:如果将一些与人类疾病(比如亨廷顿氏症、帕金森综合征、肌萎缩性脊髓侧索硬化症、以及老年痴呆症)相关的基因植入灵长类动物,经过基因重组的动物种群便可用来测试针对这类疾病的疗法。这可能比研究将基因植入白鼠之类的动物更有效,因为灵长类动物大脑在复杂运动功能与认知方面更接近于人类。“我们已经为这样的疾病测试样本等了很久了。”纽约西奈山医学院神经科学教授约翰·莫里森(John Morrison)如是说。   这些年,研究员一直通过将新基因植入低等动物,比如白鼠,为疾病研究创造动物样本。2001年,俄勒冈健康与科学大学的科学家们报告了第一例转基因灵长类动物,一只分泌绿色荧光蛋白的恒河猴。但日本研究员又有了更进一步的突破。艾丽卡·佐佐木(Erika Sasaki)与她的同事们将水母基因植入早期狨猴胚胎。随后,他们将胚胎移植到成年母猴体内,使得几只母猴怀孕,一些生出的后代携带该基因。携带基因的狨猴精子与卵细胞其后被用于体外授精产生后代,其中一些同样携带该基因,并能产生荧光蛋白。
  当然,创造出几只转基因狨猴距离培育用于测试特定疾病疗法的狨猴种群还很远。一方面,佐佐木与她的同事利用病毒植入新基因,这意味着他们不能控制植入狨猴基因组的副本数量与确切位置。研究员们可能需要开发更为精确与一致的基因植入方式,尤其是如果他们想模拟疾病的话。
  而且,狨猴可能不是理想的研究样本。对于日本研究小组,狨猴是很好的选择,因为狨猴到达性成熟期比较快,母猴一生可生出40~80只小猴。在种群级规模的实验中应用起来,狨猴比更大但繁殖能力没那么旺盛的灵长类动物更便宜、更高效。尽管如此,还没法证明狨猴作为神经退化疾病测试样本的可行性。因为,狨猴大脑与“旧大陆猴”相比,例如恒河猴,与人类大脑的区别更大。而且,因为其还没被积极地研究过,狨猴的一般认知功能亦鲜为人知。因此,为研究高级认知过程,比如记忆的紊乱(这是类似阿滋海默症等神经退化症的关键问题所在),狨猴可能还不够好。
  尽管这样,转基因灵长类动物样本的可能性依然为医学研究带来了彻底的革命。这些灵长类动物可以为那些看起来在白鼠身上可行、但对人类施行又太过冒险的疗法,提供一个实验平台。这对于涉及大脑与神经系统的紊乱症尤其适合。莫里森表示,缺乏优秀的灵长类动物测试样本一直是开发与测试诸多有关神经退化症的新疗法的“主要瓶颈”。
  亨廷顿氏症是一个这方面很好的例子。目前,啮齿类动物样本无法捕捉该病症的精髓,部分原因在于它们的大脑与人类区别过大。亨廷顿氏症患者的典型症状体现为不自主动作,特别是被称为舞蹈症的扭动动作;患者还可能发展为痴呆或精神病。但啮齿类动物没有这种类型的神经元、与人类类似的突触数量、以及对人类运动控制至关重要的一些类型的神经传递中心,因此,研究者并不能确切了解潜在疗法对这些系统的影响。由罗切斯特医学中心神经学与神经手术教授斯蒂文·古德曼(Steve Goldman)率领的团队,已经研发出一种可能的治疗手段,该疗法利用干细胞再生因亨廷顿氏症失去的神经元。他说,这在白鼠身上可行。但在灵长类动物身上测试出结果之前,是不会在人类身上实验的,毕竟,白鼠与人类在解剖结构上相差太远。
  转基因灵长类动物还证明是对肌萎缩性脊髓侧索硬化症与阿滋海默症极具帮助的疾病测试样本。通过利用它们,而非白鼠,莫里森预测;“我们可以得到你看到在人类中得的神经退化症的更可靠的测试样本。”比如,研发针对淀粉样蛋白——主要在阿滋海默症患者大脑中分泌的蛋白沉淀——的抗体,看起来是对白鼠有效,但对人类却是无效的。“我猜测,如果有绝佳的灵长类动物样本,我们就可以掌握更多的信息了。”莫里森如是说。
  可以肯定的一点是,培育转基因灵长类动物引发了恼人的伦理问题,特别是如果新基因来自人类的话。令人担忧的是,研究者可能由于无意间创造出具有如理性思维或道德思考等认知能力的动物,而挑战人类与其他物种的界限——种可能有必要获得比一只典型的实验动物更多尊重的生物,威斯康辛麦迪逊大学生物伦理学家罗伯特·斯特里佛(Robert Streiffer)如是说。在这类动物上进行实验,可能会令研究者与公众都无法接受。
  这种情况的发生目前看起来还有点遥远,斯特里佛表示。即便如此,摆弄灵长类动物的基因种系绝对是越进了新一个雷池,需要进行细致的审查。一方面,它将开启相似的人类基因工程的大门。历史上,伦理学家便已区分了将新基因植入像肝脏或胰腺之类的组织,和转变卵细胞、精子细胞或胚胎;后者的改变能被遗传给受体的下一代,但并未在人类身上实践过。批评通常都指向更为无聊的可能性——比如,可能希望让自己未来的孩子拥有强壮或高大基因的父母。既便如此,说到像亨廷顿氏症或某种线粒体紊乱这样的严重疾病,遗传种系基因疗法依然可谓是最好的,甚至是唯一的选择。“我们要推迟发现探索疑难病症治疗方法的时机,就因为我们想划清界限?”路易斯维尔大学生物伦理学家马克·罗斯汀(Mark Rothstein)问道。“我并不想这样做。”
  要记住,这些病症都是毁灭性的。而且最重要的是,它们现在无法治愈。鉴于这一现实,寄托在幼年狨猴上的希望应该被给予充分的机会成长。
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