破解基因天書的密碼被稱為“PB轉(zhuǎn)座因子”。復(fù)旦的科學(xué)家通過3年的研究發(fā)現(xiàn)，這種源于飛蛾的“密碼”能直接插入哺乳類動(dòng)物的基因中并保持活性、導(dǎo)致基因突變，有了這個(gè)基礎(chǔ)，研究人員就能從突變中了解某個(gè)基因的特定功能。他們?cè)鴩L試用這類因子直接插入小老鼠受精卵的某個(gè)基因中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)大后基因突變的小老鼠患上了腎病。由此，他們判斷這類腎病與這個(gè)特定基因基本上存在直接關(guān)聯(lián)。據(jù)悉，在目前復(fù)旦已公布的70個(gè)特定基因中，研究人員已經(jīng)基本能確定這些基因的基本功能。
———過去時(shí)———
許田博士（研究小組帶頭人、復(fù)旦大學(xué)發(fā)育生物學(xué)研究所所長(zhǎng)）：過去30年，全世界研究遺傳的科學(xué)家都在努力了解基因這部“天書”，但是人們只對(duì)其中不到3000個(gè)基因有初步認(rèn)識(shí)，連10%都不到。
突變基因：“千年等一回”
對(duì)基因的功能有所認(rèn)識(shí)，必須是從表象的認(rèn)識(shí)開始，這是最直觀也是最直接的方式。例如，一個(gè)人得了皮膚病，科學(xué)家們就會(huì)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的突變基因，由此而確定了該基因與皮膚有關(guān)，而初步了解了該基因的功能。因此，最原始的方式是等待病人的出現(xiàn)，才能夠找到突變的基因，確定該基因的功能，這個(gè)方法則耗時(shí)費(fèi)錢，研究人員也處于相對(duì)被動(dòng)的地位，研發(fā)時(shí)間的限制也不能有效地對(duì)最初的病人進(jìn)行治療。
基因剔除：事倍功半
科學(xué)家們也使用一些常見的基因誘變手段來破壞實(shí)驗(yàn)對(duì)象的基因，通過基因變化后生物體的相應(yīng)變化來了解基因功能。最常見的就是基因剔除。例如將小鼠的某種基因剔除后，小鼠沒長(zhǎng)出耳朵，那這種基因就是會(huì)對(duì)耳朵的生長(zhǎng)起作用的基因。這與通過病人發(fā)現(xiàn)基因功能的原理是相同的。而常規(guī)培育基因剔除動(dòng)物需要先在體外培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞，將干細(xì)胞中的靶基因剔除后再移植入體內(nèi)發(fā)育為基因剔除小鼠，整個(gè)過程技術(shù)要求高，周期長(zhǎng)，費(fèi)用大且效率低。
———現(xiàn)在時(shí)———
許田博士：按照這種速度，只要通過大規(guī)模的試驗(yàn)，并加上財(cái)力物力支持，破獲3萬(wàn)個(gè)基因并不是遙不可及的事情。條件允許的話，可能3年時(shí)間就會(huì)完成。
插入轉(zhuǎn)座因子
復(fù)旦大學(xué)發(fā)育生物學(xué)研究所的科研人員將一種源于飛蛾的PB轉(zhuǎn)座因子用于小鼠和人類細(xì)胞的基因功能研究，在世界上首次創(chuàng)立了一個(gè)高效實(shí)用的哺乳動(dòng)物轉(zhuǎn)座因子系統(tǒng)，為大規(guī)模研究哺乳動(dòng)物基因功能提供了新方法。而在這個(gè)新方法中的一個(gè)關(guān)鍵名詞就是轉(zhuǎn)座因子。在低等生物中，轉(zhuǎn)座因子已成為一種常規(guī)的用于制造轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和插入突變等遺傳操作的工具。
那么什么是轉(zhuǎn)座因子呢？復(fù)旦發(fā)育生物學(xué)研究所的科研人員介紹，所謂轉(zhuǎn)座因子就是能將自身移動(dòng)（轉(zhuǎn)座）到同一細(xì)胞中其他DNA序列上的遺傳載體的統(tǒng)稱，可以進(jìn)入基因組內(nèi)不同的位置，在進(jìn)化、疾病、發(fā)育等生命活動(dòng)中有重要作用。換句話說，轉(zhuǎn)座因子就像是智能機(jī)器人，能自己移動(dòng)到其他基因序列上，并能攜帶一些基因段插入到某一段基因組中，借助它的“搭橋”，能使基因發(fā)生突變，基因突變的結(jié)果會(huì)體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)對(duì)象的成長(zhǎng)過程中，科學(xué)家們從而了解每個(gè)基因的功能，科學(xué)家們也能利用它們培育轉(zhuǎn)基因生物。
目標(biāo)所定“夸娥”
自從麥克林托克（McClintock）從玉米中發(fā)現(xiàn)第一個(gè)轉(zhuǎn)座因子以來，轉(zhuǎn)座因子已成為很多生物寶貴的遺傳分析工具。但是大多數(shù)的轉(zhuǎn)座因子在生物進(jìn)化過程中失去了轉(zhuǎn)座活性，因此科學(xué)家們一直嘗試建立高效的哺乳動(dòng)物轉(zhuǎn)座因子系統(tǒng)。由許田博士和吳曉暉博士共同領(lǐng)導(dǎo)的研究小組也嘗試了實(shí)驗(yàn)其他轉(zhuǎn)座因子，但都沒有成功。
在經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的失敗之后，最終他們發(fā)現(xiàn)了一種來自飛蛾體內(nèi)的PB轉(zhuǎn)座因子可高效插入小鼠基因組研究基因功能，使在小鼠等哺乳動(dòng)物中高效、大規(guī)模了解基因功能成為可能。PB轉(zhuǎn)座因子是從飛蛾體內(nèi)找到的，因此，許田和伙伴給這個(gè)因子取了一個(gè)中文名字“夸娥”。“夸娥”是我國(guó)古代神話傳說《愚公移山》中的大力士，而PB轉(zhuǎn)座因子則是微觀世界里的大力士。通過實(shí)驗(yàn)，研究小組進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)可用PB轉(zhuǎn)座因子培育轉(zhuǎn)基因小鼠，為小鼠及其它哺乳動(dòng)物建立了新的轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系。
效率提高140倍
相對(duì)于傳統(tǒng)的基因研究方法，PB轉(zhuǎn)座系統(tǒng)則使基因剔除容易得多，無(wú)需通過干細(xì)胞體外培養(yǎng)，直接向受精卵注入PB轉(zhuǎn)座因子。當(dāng)將PB引入小鼠的受精卵時(shí)，它能廣泛地插入到小鼠染色體各處，且更偏好于基因區(qū)，可促使小鼠體內(nèi)基因直接突變，周期短，技術(shù)要求也降低了，效率也提高了很多。通過這樣的方法，能夠更容易地培養(yǎng)出轉(zhuǎn)基因生物。
據(jù)專家介紹，與傳統(tǒng)方法相比較，這種高效轉(zhuǎn)座的PB轉(zhuǎn)座系統(tǒng)新方法能更高頻率地插入到生物體內(nèi)的原基因中，而且插入的位置更為隨機(jī)，范圍更大。這樣能更大范圍、更高效率地尋找到還未了解的基因，研究其功能。
有數(shù)據(jù)表明，用傳統(tǒng)的方法兩位研究人員在一年中只能發(fā)現(xiàn)和了解兩個(gè)基因的功能，而復(fù)旦的兩位研究生運(yùn)用新方法在三個(gè)月內(nèi)已經(jīng)尋找并了解了70多個(gè)基因，整個(gè)研究效率提高了140倍。
———將來時(shí)———
“小鼠功能基因組計(jì)劃”啟動(dòng)
在復(fù)旦大學(xué)發(fā)育生物研究所的實(shí)驗(yàn)室，記者能看到發(fā)出紅色熒光的小老鼠，這就是復(fù)旦大學(xué)發(fā)育生物學(xué)研究所的科研人員們運(yùn)用新方法，將具有熒光的基因片段插入到小鼠體內(nèi)的生殖細(xì)胞基因中，而使小鼠的基因發(fā)生了變化，導(dǎo)致小鼠的體色發(fā)生了變化，制造出了紅色、綠色的熒光小鼠。除了熒光小鼠以外，研究所的成員們也對(duì)像腫瘤、衰老、自身免疫疾病、尺寸調(diào)控等方面都有了初步的研究。
復(fù)旦大學(xué)的研究人員已啟動(dòng)了“小鼠功能基因組計(jì)劃”，并且準(zhǔn)備建立一個(gè)1萬(wàn)余籠的小鼠房，擴(kuò)容實(shí)驗(yàn)對(duì)象的數(shù)量，通過大規(guī)模的研究，以對(duì)更多基因功能進(jìn)行了解，建立多種疾病模型，尋找疾病機(jī)理及藥物靶點(diǎn)，從而發(fā)展創(chuàng)新治療手段和藥物，這將為人類疾病的基因治療提供新途徑。
將應(yīng)用于人類基因治療
目前該成果已由國(guó)際頂級(jí)生物科學(xué)雜志《細(xì)胞》在線發(fā)表，并將作為封面文章于8月12日刊登。這將是我國(guó)科學(xué)家的研究成果首次登上該雜志的封面。《細(xì)胞》雜志審稿人評(píng)價(jià)這項(xiàng)工作“是里程碑式的發(fā)現(xiàn)，將可能在世界范圍內(nèi)改變小鼠遺傳學(xué)研究，并有用于人類基因治療的前景。”
復(fù)旦副校長(zhǎng)楊玉良認(rèn)為大規(guī)模的研究在了解基因功能方面很重要，這將對(duì)人類自身的了解、疾病防治產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響，也將為生物工程和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)提供巨大的機(jī)遇。
毫無(wú)疑問，這個(gè)新方法將開創(chuàng)基因治療的前景，帶給醫(yī)學(xué)界一個(gè)嶄新美好的未來。如果人類能夠?qū)λ械幕蚨寄苡兴私猓敲慈祟悓?huì)受到更少的疾病的煎熬，面對(duì)AIDS、癌癥人們也將不會(huì)再束手無(wú)策。