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我国科学家发现解读基因“神奇工具”
作者:未知 来源:新闻晨报 时间:2005-7-26

            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。

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