为人类“导航”的老鼠

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1、为人类“导航”的老鼠19 世纪末至 20 世纪初，老鼠进入人类医学研究领域。 1900 年前后， 在美国马萨诸塞州格兰彼的一家农场， 老鼠开 始了受人尊敬的“科学生涯” 。生活在这个农场的退休教师、 老鼠爱好者爱碧，拉思罗普女士将她的爱好转向商业营 利把自己培育的老鼠出售给大学进行遗传学研究。杰克逊实验室的创始人克拉伦斯 ?C?利特尔是购买老鼠 者之一， 1907 年，利特尔光顾了爱碧，拉思罗普女士的宠物 店，买回老鼠开始饲养。1909 年，利特尔开始利用近亲老鼠进行交配繁殖， 即让 每一代老鼠的兄弟姐妹互相配对。随着时间的推移，新生的 老鼠拥有越来越多的基因变异或等位基因。过了约 20 代之

2、 后，这些老鼠互相之间像同卵双胞胎一样的相像。他培育出 的首批近交系鼠， 起名 DBA 。他相信， 研究遗传纯种实验鼠 有助于解开人类疾病的秘密。 DBA 鼠标志着现代实验鼠的诞 生，同时利特尔被赋予了“现代实验鼠培育之父”的美誉。 特别值得注意的是，他利用代码为 57 的母鼠培育出新鼠系 C57BL 。随后， C57BL 成为遗传学家使用最广和最重要的实 验鼠。杰克逊实验室的近交系老鼠很快成为了许多医学实验 室的抢手货，被公认为世界上最好的实验老鼠。这一传统一 直延续至今，杰克逊实验室每年向世界各地的实验室提供 250 万只老鼠，是世界上最大的实验鼠供应商。如今，杰克 逊实验室的实验鼠品系占

3、世界的 3/4。1980 年，随着转基因技术的出现， 转基因鼠也随之诞生， 医学老鼠研究发生了革命性的变化。特别是随着对老鼠基因 组图谱的深入研究和研究数据的陆续公开发表，科学家发 现，人类与老鼠惊人的相似，又惊人的不同。人类与老鼠的 祖先大约在 7500 万年前分家，走上不同的进化道路。人类 这个万物之灵与这种普通的啮齿类动物共享着80的遗传物质和 99的基因，了解老鼠将非常有助于了解我们自身。目前，每天有约 2500 只老鼠伴随全世界的科学家帮助 寻找治疗癌症、心脏病、艾滋病等的新方法，以老鼠为对象 的研究已经获得了 17 项诺贝尔奖。利用老鼠“导航”取得 的研究成果，即将惠泽全人类。肾脏

4、移植有了新的供体来源日本研究人员首次将人类干细胞植入大白鼠胚胎培育 出了人体肾脏组织，这一成果有望帮助解决肾脏移植供体不 足的问题。研究人员从人体骨髓液中提取出干细胞，植入出 生 11 天的大白鼠体内可能长出肾脏的部位。此时，大白鼠 胚胎内脏器尚未完全形成，免疫机能也未启动，对外来组织 的排异反应很弱，便于人体干细胞的迅速分裂与牛长。研究人员发现，被植入大白鼠胚胎两天后，人体干细胞 分化为承担肾脏主要功能的丝球体和尿细管。经过确认，这 些肾脏组织已经具备从血液中生成尿液的能力。他们把发育 成的丝球体和尿细管移植到其他大白鼠覆盖腹部器官的大 网膜内，结果新的血管开始朝着丝球体的方向延伸，植入的

5、组织最终发育成为普通大白鼠肾脏 1/10 大小的人体肾脏组 织。研究人员认为，这项技术成熟后，可以将重症肾功能衰 竭患者的骨髓干细胞植入猪等体格较大的动物胚胎内，在干 细胞分化成肾脏组织后再植回患者体内，等大网膜内的血管 延伸到移植组织后，这些组织就能过滤尿液。这样，患者既 不需要人工透析，也不必等待肾脏捐献者。找到了治疗心脏病的候选基因经过多年的研究，美国基因组研究所和威斯康星医学院 的研究人员系统地培育和研究了患高血压和非高血压的 43 只大鼠，确定出与心脏病有关的候选基因。整个研究过程分为两个部分，在第一部分中，研究人员 以一种能耐受高血压的大鼠进行研究，繁育出一种几乎完全 等同的设计小

6、鼠，但它们来自父母 （高血压大鼠 ）的一条染色 体被来自健康大鼠的一条同源染色体所替代。利用这种方 法，研究人员培育出了 22 只独特设计的大鼠，各自携带一 个不同的健康染色体替代物。这些新的老鼠中有一些是没有 病的意味着它们被替代的染色体携带了高血压和相关 疾病状况的基因。在第二部分的研究中，研究人员比较了高血压大鼠、健 康大鼠和经过独特设计的大鼠的 2200。多个基因的表达情 况。通过分析 800 只大鼠的身体特征和基因表达，研究人员 确定出可能促进心血管疾病发生的候选基因，其中包括一些 在以前的研究中从没有与心脏病联系在一起的基因，为根治 心脏病奠定了基础。发现了先天痴呆基因英国科学家通

7、过转基因技术，培育出患有先天痴呆的老 鼠，为研究这种疾病和类似的染色体疾病提供了线索。先天 痴呆患者是因为第 21 号染色体出现了异常， 大部分患者有 3 条 21 号染色体， 小部分患者是该染色体上某些区域出现了3个副本。大约 750 个新生儿中会有一个患有先天痴呆， 40 的患者还患有先天性心脏病，同时患白血病和阿尔茨海默氏 综合症的概率也很高。英国国家医学研究所和伦敦大学的研究人员表示，他们 首先从人体中提取出第 21 号染色体，然后将染色体注入老 鼠的胚胎干细胞中，每个胚胎干细胞只注入一条染色体。随 后，研究人员将这些干细胞注射到老鼠胚胎中，再将胚胎植 入雌鼠体内。雌鼠产下的转基因小鼠

8、携带约92的人类第21 号染色体的基因， 并表现出学习记忆能力缺陷等先天痴呆 症状。研究人员将利用这种转基因鼠，寻找到第21 号染色体上控制先天痴呆发生的具体基因。这一研究有助于科学家增 加对此类染色体疾病的理解，便于逐步找到治疗的方法。延缓衰老有了新途径美国西雅图华盛顿大学医学院病理学教授彼得，拉比诺 维奇指出，一种经过基因改造的老鼠体内拥有更多的抗氧化 蛋白质，它能增强细胞组织对自由基氧化作用的抵抗能力。 这项研究为自由基导致衰老的理论提供了佐证，表明自由基 在生命衰老过程中扮演着重要角色，特别是对于氧化反应活 跃的生物。因此，从根源上寻找清除自由基的新途径，是抗 衰老王程最有发展前途的研

9、究。自由基是在细胞新陈代谢过程中由线粒体释放出的分 子，能破坏和氧化组织细胞，降低免疫力，而且自由基损伤 组织细胞后又会释放出更多的自由基，从而加速衰老的恶性 循环。过氧化氢也是在细胞代谢过程中产生的废物，可以转 变为自由基。新培育出的老鼠细胞中，过氧化氢蛋白酶的含量比普通 老鼠多，这种抗氧化酶能够将过氧化氢分解成水和氧气，减 少了对细胞组织有害的自由基。这项研究还表明，刺激人体 内部产生更多清除自由基的抗氧化酶，比使用药物、维生素 或其他类似的外部补充物质更有效。帕金森病研究取得新进展美国马里兰州国立卫生研究所的研究人员从实验鼠胚 胎中取出胚胎干细胞进行基因改造，使它们发育 成需要 的神经细

10、胞，再植入患帕金森症的实验鼠脑部后，实验鼠的 帕金森症症状明显减轻，并存活了两三个月。但在进行人体 试验之前，研究人员还要克服许多困难。明尼苏达大学医学院的研究人员从实验鼠和人的骨髓 内提取出一种特殊的干细胞，命名为“多能成体祖细胞” 。 这类细胞植入实验鼠胚胎后，参与了几乎所有机体组织的发 育，分化成了各种类型的细胞。他们同时指出，这种干细胞 分化成肝脏细胞相对容易，但要分化成心脏细胞则很困难。这两项成果，第一项能增强人们应用胚胎干细胞的信 心，使人相信胚胎干细胞的确能逆转病情；第二项则可能使 反对派更有理由认为干细胞应当局限于成年干细胞，不需要 克隆胚胎提取干细胞。发现骨质疏松症发病机制日

11、本研究人员通过动物实验发现，如果骨细胞遭到破 坏，实验鼠就容易患上骨质疏松症。日本爱知县大府市国立 长寿医疗中心的研究人员给实验鼠注射了一种能使骨细胞 坏死的毒素，结果发现，骨细胞在遭到破坏后，实验鼠体内 的“破骨细胞” 功能得到增强， 而形成骨细胞的 “成骨细胞” 的功能却被削弱，实验鼠约在一个月后患上了骨质疏松症。人类和动物体内都存在分解骨质的破骨细胞和形成骨 骼的成骨细胞，正常情况下两种细胞的作用保持着平衡状 态，一旦破骨细胞占据上风，骨细胞形成就会受到影响，骨 质疏松症就会找上门来。研究人员表示，了解骨质疏松症的 这一致病机理，将有助于开发相关预防和治疗的药物。研制减肥药的新目标意大利

12、科研人员新发现了一种可“燃烧”实验鼠体内多 余脂肪的蛋白质，有望为研制新型减肥药奠定基础。这种名为 “TLQP-21 ”的蛋白质是在老鼠大脑中发现的意大利国家研究委员会下属的研究人员将该蛋白质从老鼠 大脑中提取出，并对一些雄鼠进行了实验。首先给这些雄鼠 喂 4 天普通食物，然后再喂含猪油的高脂肪食物。将这些老 鼠分成两组，分 ?e 向其大脑中注射包含“ TLQP-21 ”及不含 这种蛋白质的溶液。结果发现，与未注射“ TLQP-21 ”的老 鼠相比，注射了该蛋白质的老鼠体重增加幅度明显要小。研 究表明，“TLQP-21 ”能加快老鼠的新陈代谢， 因此喂食高脂 肪食物也不会让它们发胖。治疗恐惧症

13、的新方法科学家发现，通过敲除老鼠体内的一个基因，可使谨小 慎微的老鼠变得胆大起来。专家认为，这一发现对于研究恐 惧在大脑中的作用开启子一扇新的大门。通过分析脑组织，特别是分析大脑中被称为杏仁核的结 构，研究人员发现了“恐惧基因” 。当动物、植物个体恐惧 或焦虑时，这一脑区活动异常活跃，由此发现一个名为胞浆 磷蛋白的基因高度集中在杏仁核脑区。利用基因工程技术， 研究人员敲除了老鼠大脑中的“恐惧基因：并且繁殖出一群 缺少同样基因的后代。在测试中， 正常老鼠在听到大的声响后， 会轻微地震动； 而在同样声响的环境中的基因工程鼠一动不动表明有 关恐惧的记忆受到了破坏。当把基因工程鼠单独放在一个陌 生的白

14、色环境时，它要比正常老鼠多用约两倍长的时间研究 周围的情况。对基因工程鼠的测试表明，确实是基因变化导 致了这种区别。研究人员认为基因工程鼠缺失的胞浆磷蛋白 可帮助脑细胞在杏仁核脑区形成新的记忆，在这个区域，下 意识的恐惧好像被储存了起来。从理论上讲，抑制胞浆磷蛋白活动的药物能够阻止或是 减缓恐惧形成的过程，而且对那些难以忘却痛苦经历的人来 说，这个过程有助于减轻创伤带来的影响。减少杏仁核脑区 胞浆磷蛋白的活动，还可以使人们克服先天的或后天产生的 焦虑。医生已经有了与胞浆磷蛋白一样的作用于脑分子的药 物，它就是泰素种治疗癌症的药物。专家们认为，这一发现也适用于人类，因为对于所有哺 乳动物来说，记录恐惧的大脑系统是相似的。对于一些患有 恐惧性精神错乱症的人来说，潜在的临床应用有可能是非常 重要的。资助此项研究的美国国家心理健康研究所所长托马 斯?英瑟博士说：“依我看，科学上有三种研究：一种就是推 进一种理论，一种是结束一种理论，另一种就是打开一扇全 新的大门。这一研究翻开了新的篇章，为焦虑症的研究提供 了一种全新的分子生物学方法，我们期望在今后 10 年内听 到更多有关这方面的报道” 。作者简介杨世诚，潍坊教育学院生命与环境工程系高级实验师， 主要研究方向为动植物资源开发利用。曾获第五届全国优秀 科普作品奖 （2003 年）。（责编 潘亚文 ）