爱华网由于找到了适用哺乳动物乃至与人类细胞的PB转座因子，解读人类基因功能的效率得到了成百倍的提高。掌握了基因的功能，也就掌握了控制人生老病死以及各种遗传信息的密码。
文/AdaQin
想要像彭祖一样活到800岁可能是一个梦，但要将人的寿命延长到200岁的时代也许并不遥远。几年前，科学家就已经发现了调控果蝇“寿命”的基因。生物学家通过对果蝇体内一种名为“Indy”（英文“I‘mNotDeadYet”的缩写，中文的意思是“我还没有死”）的基因进行突变，果蝇的寿命从原来的37天延长到了110天。“只要能找到掌控人类寿命的基因，那么让人的寿命成倍增长并不是难事，”旅居美国的华人生物学家许田教授说，“关键是如何找到这个长寿基因。” 人类拥有2.5万至3万个蛋白质编码基因，这就像一本内容神秘而复杂的“天书”。在完成了人类基因组测序后，生物学家们将目光聚焦到了解读基因功能的课题上。2005年8月，许田带领的复旦大学发育生物学研究所公开了一项快速解读“天书”秘密的“钥匙”——通过将PB转座因子插入基因组，通过诱导基因突变来研究基因功能，从此将基因解读的速度提高了百倍。 1982年毕业于复旦大学遗传学专业的许田，现在是耶鲁大学遗传学系副主任、霍华德休斯医学院研究所（HowardHughesMedicalInstitute）研究员，拥有多项国际专利。2002年，在上海市科委和国家自然基金会的支持下，许田与另外两位旅居海外的华人生物学教授韩珉和庄原共同创建了复旦发育生物学研究所。而早在研究所正式成立之前，许田等人就已经开始了利用转座因子解读基因的研究。 基因是记录各种生物遗传信息的基本元件。“如果想了解一个基因到底有什么用，一种简单的方法就是将这种基因破坏了，然后再观察这个个体或者它的后代会产生怎样的异常，从而反向推断出这个基因的功能，”复旦大学生物学教授吴晓晖解释说，他也是发现PB转座因子神奇功能的主要科学家之一，“在多年以前，我们就想到了用转座因子来了解基因功能。” 转座因子又被称为“会跳舞”的基因，其实是一段可以在细胞染色体内“跳来跳去”的DNA，它们的存在与基因突变关系密切。当转座子在染色体内变换位置时，就可能插入某个基因而引起基因突变。美国女科学家麦克林托克（BarbaraMcClintock）因在上世纪50年代首先发现转座因子而在30多年后获得诺贝尔奖。伴随分子生物学的发展，人们对转座因子的研究也在不断深入。在植物和低等动物中，转座子已经被广泛用作诱导基因突变和研究基因功能的项目当中。然而，在哺乳动物和人体中，至今尚未找到仍具有“高转移活性”的转座因子，尽管哺乳动物中40%的基因是由已经“失活”的转座子构成的。 在试验了无数种转座子后，一种存在于名为橄榄尺蠖的飞蛾体内的PB转座因子引起了复旦研究小组的注意。事实上，这种转座子不仅在飞蛾细胞中很活跃，而且在其它10多种昆虫体内也保持了惊人的“活性”。果然，2003年底复旦的实验初步表明，PB转座因子在小鼠细胞中具备相当旺盛的转座能力，而小鼠与人类有着99%同源基因。这一结果让研究小组兴奋不已，进一步的实验结果表明，PB转座因子在人体细胞中同样也非常活跃。 事实上，PB转座因子不仅善于“转座”，而且还是微观世界的“大力士”。它可以将外界的基因片断带入实验动物体内，可以使所携带的基因片断的各种特性表达出来。2004年诞生了一个有趣的实验。将携带红色荧光蛋白的PB转座因子植入一只小鼠体内，结果它繁殖出来的一窝新生的小鼠居然在日光灯下泛出了红色的荧光。“这些刚出生还没有长毛的小鼠像喝醉了酒一样，红得发紫，甚至眼睛都变成了红色。”吴晓晖回忆起当时的情景依然十分兴奋地说。该实验也进一步验证了PB转座因子是一种可依赖的转座子。 PB转座因子的这一发现为生物学家解读基因密码找到了一条快捷而经济的途径。在此之前，基因剔除法一直被广泛使用。这种方法是将小鼠胚胎干细胞中的某个基因敲除，然后将这个经过基因突变的胚胎干细胞注射回母体中，等待这个胚胎发育出生后，再通过观察小鼠产生的变化来了解被敲除基因的功能。然而，利用这种方法不仅技术难度很大，而且研究周期也相当长，两个研究者在一年内才能培育出两个基因剔除的小鼠。在美国，利用这种方法检测一个基因大约需要花费8-10万美元。而利用PB转座因子来直接“射击”小鼠基因，使之产生突变，可以让两个人在4个月内培养出75个基因突变的小白鼠，并确定其基因功能。 据许田透露，现在已经有100多个国际、国内的研究所开始用PB转座因子来解读基因的奥秘。因发明基因剔除法而多次获诺贝尔奖提名的犹他大学（UniversityofUtah）教授卡佩奇（MarioCapecchi）也在今年7月发表文章指出，利用PB转座因子是大规模解读基因非常有效的方法。事实上，人类目前初步了解的基因数量仅有4,000多个。 “我们希望在未来的4年里再完成10%的基因功能解读，“吴晓晖说，这几乎相当于PB转座子解读基因的方法发现以前的几十年中全世界所有科学家解读基因数量的总和，“这对我们从基因层面了解疾病机理会有很大帮助。”复旦发育生物学研究所已经与复旦肿瘤医院、北京生命科学院等单位建立了合作计划。在过去的一段时间里，他们通过PB转座因子的方式搜集了500个基因突变体的样本，其中新掌握了100多个基因的功能，有相当一部分与人类遗传疾病有关。 以先天性遗传疾病多囊肾为例。多囊肾患者肾内布满大小不等的囊肿，有的相互间可沟通，使肾脏体积增大并压迫肾实质，使其萎缩造成功能损害，直至慢性肾功能衰竭。这种会危及病人生命的疾病目前除了换肾，还并没有任何其它治疗的办法。此前，已经有生物学家发现了多囊肾的基因突变体。而通过PB转座因子的试验，复旦发育生物学研究所同样在小鼠体内找到了这种基因，证明这种方法的有效性。 “我们现在重点筛选与肿瘤、胚胎发育、神经系统、糖尿病以及肥胖有关的基因进行研究。”许田透露。目前已经找到了先天残疾、不孕症、神经衰退等基因突变体。糖尿病现在是欧洲发病率最高的疾病，在中国的发病率也在每年激增，II型糖尿病遗传基因起重要作用，而这方面的基因研究才刚刚开始。由于人类及其它动物在进化过程中，食品非常不充足，所以产生基因，构建强有力的能量吸收、存储机制，为的是能够生存。但现在人们营养过剩，又缺乏运动，所以原本帮助吸收储存能量的基因就导致了肥胖，从而引发糖尿病。“如果我们能找到相关基因，并将其活性改变，那么人以后吃什么东西都不会长胖。”许田说。 当然，经过PB转座因子进行基因突变后的小鼠也出现了一些意想不到的现象和行为。例如：一些小鼠的眼睛由圆圆的“绿豆眼”变成了眯起来的“丹凤眼”；另一些嘴里长出了长长的“象牙”；还有一些不能正常行走，在笼子里朝着一个方向打转。找到这些基因可能会对与人类健康相关的更多产业产生影响。对于长寿，许田有着自己独到的看法，“人们已经从体力劳动密集型社会发展到了脑力劳动密集型社会，所以让大家寿命增长给社会带来的财富应该会远远大于负担。”许田说。
