熒光動物何其多

沈羨云

你看到發(fā)熒光的猴嗎?日本研究人員在今年5月27日宣布他們培育出了一種轉(zhuǎn)基因絨猴，這種猴的發(fā)根、皮膚和血液在特定光線照射下都會發(fā)出熒光，最突出的特點是此特性能遺傳給下一代，他們已經(jīng)培育出了第二代熒光猴。這是此類試驗首次在靈長類動物身上獲得成功，它為醫(yī)學(xué)研究人員提供了一個新的研究道路。其實，這不是第一批熒光猴，第一只轉(zhuǎn)基因猴子誕生于2000年，被稱之為“安迪”。這只恒河猴也攜帶綠色熒光蛋白，但不是在它的生殖細胞中，所以沒有生出第二代熒光猴。日本科學(xué)家取得的這項最新成就為研究人類疾病打開了希望之門。

熒光猴引起的爭議

讓這些絨猴的基因攜帶熒光可不是為了好玩，這個技術(shù)意味著人們可以如法炮制，把人類的致病基因植入猴子體內(nèi)，讓猴子“復(fù)制”人類所患的疾病，如帕金森癥、萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥等，這些神經(jīng)系統(tǒng)疾病由于太復(fù)雜，無法在生物學(xué)方面與人類存在巨大差異的嚙齒類動物身上進行“復(fù)制”。醫(yī)學(xué)研究人員一直渴望獲得在解剖學(xué)方面與人類相近程度超過嚙齒類動物的動物模型。在此之前，獲得一個非人類靈長類動物模型的嘗試一直以失敗告終，研究人員無法將基因植入猴子的精子和卵子，而生下具有第一代特征的猴子。第二代熒光猴出生為研究一些疾病的成因以及治療手段提供了一個全新的模型，通過它可能攻克一些疑難疾病，提出治療它們的有效手段。另外，科學(xué)家將有可能借助轉(zhuǎn)基因技術(shù)清除人體中的“缺陷”基因，從而實現(xiàn)治療、預(yù)防先天性或遺傳性疾病的目的。所以，美國靈長類動物專家杰拉爾德·斯查頓將這項成就稱之為“一個毋庸置疑的里程碑”。但一些人也感到擔(dān)憂，因為猴的血緣關(guān)系離人最近，擔(dān)心利用這項技術(shù)來培育轉(zhuǎn)基因人，認為這項研究可能潛在地引發(fā)一場“道德風(fēng)暴”。

從培育一只可以發(fā)出綠色熒光的絨猴到培育一只能夠復(fù)制人類疾病的絨猴確實是一項巨大突破，但仍有更為復(fù)雜的事情等待人們?nèi)ネ瓿?。在?fù)制一些疾病方面，絨猴所能起到的作用無法與狒狒或者恒河猴相提并論，尤其是復(fù)制艾滋病病毒和結(jié)核病。另一個問題是在猴子遺傳代碼中隨機植入一個外來基因，這種方式可能導(dǎo)致流產(chǎn)，還可能導(dǎo)致癌癥。

熒光動物家族

說起“人造”的熒光動物，這個家族的種類可真不少，有熒光線蟲、熒光魚、熒光鼠、熒光貓、熒光兔、熒光豬、熒光犬、熒光猴。其中研究最多和最早的是熒光鼠。因為鼠是一種進行醫(yī)學(xué)和生理學(xué)研究的最好動物，所以倍受科學(xué)家的青睞?，F(xiàn)在綠色熒光鼠組成的“綠林軍”已遍及很多國家，紅色熒光鼠也繁殖到好幾代，準備進入大量繁殖。

最近，在廣州動物園逗趣園的一間小房子，有4只外表平常的小鼠在房中跑來跑去，活潑好動的狀態(tài)與實驗室里的普通小鼠沒什么兩樣。但是，當(dāng)紫色光線照射到展覽房中時，這些小鼠的鼻子、耳朵、爪子和尾巴都發(fā)出漂亮綠色熒光，在黑暗的環(huán)境中顯得格外炫目耀眼。這些轉(zhuǎn)基因熒光鼠出生已經(jīng)40天，身長約9厘米，它們來自中山大學(xué)干細胞與組織工程實驗室。老鼠發(fā)出熒光的秘密在于將水母中的綠色熒光蛋白基因?qū)氲嚼鲜蟮幕蚪M中，并在鼠體內(nèi)表達產(chǎn)生熒光蛋白，該蛋白在紫色光照射下會產(chǎn)生綠色熒光。

除了熒光鼠外，最近幾年，科學(xué)家們還“人造”出很多其他的熒光動物。例如，今年報道了韓國科學(xué)家首次利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)成功克隆出4只發(fā)熒光的比格獵犬，他們在實驗室中從小獵兔犬身上采集皮膚細胞，先是在細胞內(nèi)植入紅色熒光蛋白基因，而后將其注入去除細胞核的卵子，再放入代孕母狗的子宮。2007年12月，代孕母狗成功產(chǎn)下6只小獵兔犬，其中兩只不幸夭折，但剩余4只都活了下來。在這一年，韓國科學(xué)家還克隆出熒光貓。

我國在培育熒光動物方面也取得很大成果。2006年12月東北農(nóng)業(yè)大學(xué)劉忠華教授主持的實驗室就培育出我國首例熒光豬，這是繼美國、韓國和日本之后，世界上第4例成功通過體細胞核移植方式克隆出的綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因豬。3頭小豬是自然分娩產(chǎn)出的。2008年1月7日，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)又傳出喜訊，這些克隆豬當(dāng)上“媽媽”，出生的11頭新生小豬中有兩頭在紫外光源激發(fā)下發(fā)出綠色熒光，均健康活潑。這次試驗的成功標(biāo)志著我國通過體細胞核移植技術(shù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因豬已經(jīng)發(fā)展成熟。

熒光動物的用途

為什么世界上一些偉大的科學(xué)家會對這種熒光動物如此感興趣?花很大力氣來克隆這些動物的意義何在?克隆這種動物絕不是為了好玩，主要有以下幾點用途：

1.為醫(yī)學(xué)研究提供了一種新的實驗?zāi)Ｐ?/p>

在進行醫(yī)學(xué)研究時。研究人員最希望他們能夠像看電影一樣，看到他們實驗對象的整個變化過程。這樣，他們就可以找到疾病發(fā)生的原因，采用有效的手段來治療?？墒?，現(xiàn)有的一些動物實驗?zāi)Ｐ妥霾坏竭@點。例如，為了了解一些先天性疾病產(chǎn)生的原因，研究人員希望能夠看到正常胎兒在子宮中的發(fā)育過程，并用一些可以造成這些疾病產(chǎn)生的因素(例如輻射、某種藥物)來影響胎兒的發(fā)育。如果用老的實驗方法進行，只能在不同的實驗階段將動物殺死，取出胎兒，制成標(biāo)本，再研究這些標(biāo)本。如果用熒光動物來進行研究，研究者可以直接看到胎兒在子宮中是如何從一個受精卵慢慢發(fā)育成成熟的胎兒?？吹靡娞喊l(fā)育的不同階段哪些因素起作用。研究人員就像看一部電影一樣，了解到整個實驗過程，那么他們得出的結(jié)論也會更正確。

在癌癥的研究中，熒光動物也發(fā)揮了重要的作用。例如，研究人員很想知道癌在體內(nèi)是如何擴散的。用以前的動物模型做不到這點，如果用熒光鼠做動物模型，當(dāng)熒光蛋白和腫瘤細胞注入到這些鼠的體內(nèi)后，由于熒光蛋白具有和腫瘤細胞特殊的親和力，能夠和腫瘤細胞一起生長。一旦腫瘤形成，就會發(fā)出綠色熒光，腫瘤細胞的生長、轉(zhuǎn)移、腫瘤血管生成及藥物療效等變化，都逃不過科研人員的眼睛。

2.有巨大的經(jīng)濟價值

熒光動物的誕生，也為人類的生活增加了樂趣。前面提到的廣州動物園熒光鼠的展覽，吸引了不少顧客，不僅為動物園增加了收益，而且增加人們對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的興趣。還有一個例子是熒光魚。斑馬魚是一種常見的觀賞魚。它身上的條紋通常是黑白相間的，新加坡國立大學(xué)的科學(xué)家分別在斑馬魚中轉(zhuǎn)入了水母綠色熒光蛋白或珊瑚蟲紅色熒光蛋白的基因，在紫外線照射下，它們能夠發(fā)出綠光或紅光。美國約克鎮(zhèn)科技公司將熒光魚引入市場后不久，這種魚便迅速在商業(yè)觀賞上得到應(yīng)用。在美國，除了加利福尼亞以外的任何州都可以購買到熒光魚，這是第一種上市的轉(zhuǎn)基因動物。它們的作用不僅如此，科學(xué)家們還想要用它來檢測水中的污染情況。為此，他們給發(fā)光蛋白的基因加上了“開關(guān)”——啟動子。這些轉(zhuǎn)基因斑馬魚平時不發(fā)光，在遇到重金屬、毒素、激素時，啟動子會“打開”發(fā)光蛋白的基因，讓斑馬魚立即發(fā)出熒光來?？梢越o不同顏色的熒光蛋白基因加上與不同的污染物結(jié)合的啟動子，這樣，我們就可以根據(jù)斑馬魚發(fā)光的顏色來知道水中污染物的種類。這種檢測法極為靈敏，要比用儀器檢測更便宜、更快速、更敏感。(文章代碼：2111)

責(zé)任編輯蒲暉