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  • [遗憾人生]Regret life

生命不会那么简单

时间: 2012年05月16日 | 来源: 环球科学

专栏作者简介

谢蜀生是北京大学医学部免疫学系教授,博士生导师,主要从事移植免疫研究,曾任中华微生物与免疫学会常委、移植免疫学组长。

    生物体的表型(Phenotype)与基因型(Genotype)及其所处环境之间的关系,一直是遗传学研究的重要课题。表面上看,这是一个理论问题,但根本上却是一个实践问题。疾病是健康的生物性状发生变化的结果。显然,揭示和认识生物表型的控制机理,在医学实践上具有重要意义。尽管科学家们总是否定基因决定论,但总是常常不自觉地陷入这个理论陷阱之中。至少在2000 年6 月人类基因组草图绘制完成及其后相当长的一段时间里,表现尤其明显。

    在那个令人兴奋的时刻,参与破译人类基因组的6 个国家(美、英、法、德、日、中)的领导人都高调亮相,祝贺这一被称为生命科学的“登月计划”即将获得圆满成功。2000 年6 月26 日,在美、英两国通过卫星联合举办的新闻发布会上,英国首相布莱尔称,这是“医学科学领域的一场革命,意义远远超过抗生素的发明”。而美国总统克林顿则略带调侃地对布莱尔说,“这项成就将会使你刚出生的儿子的寿命延长四分之一世纪”。一时间,基因的概念从科学家的实验室走进了寻常百姓家,成了一个最时髦的名词。人们从破译人类基因组的工作中不但看到了治愈癌症、心脑血管病、老年痴呆、自身免疫疾病等顽症的希望,还对制服肥胖、衰老甚至秃顶的前景充满了期待。

 

 

    然而在同年7 月13 日,瑞典、丹麦和芬兰科学家在《新英格兰医学杂志》发表了一篇研究报告,探讨了遗传与癌症的相关性。这是一项超大样本研究,调查了4.5 万对双胞胎(都有在政府部门登记备案的资料,最早的数据甚至可追溯到1870年),涉及前列腺癌、乳腺癌、大肠癌、淋巴瘤等十几种癌症。

    结果发现,在这9 万名双胞胎中共有11 000 人得过癌症,只有18%的双胞胎中有l 人患癌,而两人同时患癌的双胞胎只有3%。尤其令人意外的是,在所有同卵双胞胎中,两人同时患前列腺癌的比例也只有18%。由于同卵双胞胎的基因组完全相同,因此上述的结果表明,癌变的发生可以不涉及正常基因结构的变化。这与主流的癌基因理论是不同的。因此,上述结果使科学家颇感意外,美国密歇根大学的肿瘤遗传学家格鲁伯(Stephen Gruber)说,这项研究“非常清楚地说明,在肿瘤发生与基因的关系上,我们原以为知道得很多,而实际上还所知甚少”。

    这种不涉及细胞基因组改变而产生的细胞表型改变的现象,就是所谓的表观遗传现象。表观遗传机制在控制细胞表型上的作用,最明显地表现在胚胎发育过程中的细胞分化上。我们的体细胞尽管形态、功能各异,但它们都来自同一个受精卵,基因组完全一样,只是基因表达不同而已。目前,表观遗传学(Epigenetics)已经成为生物医学研究的新兴前沿领域。

影响表观遗传的因素很多,如 DNA 甲基化、组蛋白修饰、基因组印记、基因沉默等。这些细胞内的生化过程,都可以在基因的碱基序列不发生改变的情况下,使基因表达发生变化。而且这种变化还是可遗传的。在各种疾病状态下,都可以检测到这些表观遗传修饰现象。美国科学家曾利用基因组高通量分析技术,对同卵双胞胎中,正常的一方和患红斑狼疮(SLE)的一方的DNA 甲基化水平进行了研究,结果发现两者许多基因的甲基化程度有明显差异。

    2010 年3 月22 日,《自然》杂志发表一篇题为《为什么双胞胎的衰老程度不同?》的文章,评论了表观遗传机制在衰老过程中的作用。衰老的表观遗传学研究表明,衰老过程涉及组蛋白乙酰化、一些关键基因的甲基化和另一些基因的去甲基化,结果就会激活或抑制这些基因。这样,即使具有相同和相似的基因组,但由于表观遗传修饰的程度不同,而表现出程度不同的衰老表型。

    表观遗传学研究基因组外的分子事件是如何影响基因表达,从而产生生物体(或细胞)的各种表型的。从受精卵开始,这种作用贯穿生长到死亡的全过程。目前,分子水平的表观遗传学研究还处于早期阶段,具在广阔的发展前景。它的研究成果将为各种顽疾的治疗提供新途径。实验研究已经证明,人工合成的、含有21 个核苷酸的双链RNA 可以有效抑制或阻断癌基因表达,使癌细胞的恶性表型发生明显变化。此外,研究者利用抑制DNA 甲基化和组蛋白去乙酰化的药物,成功阻断了早期乳腺癌患者多个关键基因的表达,使癌细胞的恶性表型得到明显逆转。这表明,表观遗传技术在控制癌症上有很大的发展潜力。

    现代西方医学是在生物还原论的基础上发展起来的。但人不是机器,当还原论走到某种限度的时候,人们就会越来越感到,组成人体的各个“部分”都不是可以独立存在的功能单元,而只是一个复杂网络上的一些“节点”。显然,基因组的核苷酸组成和排列顺序并不是生命奥秘的全部。生命不会那么简单。生命体是一个开放的复杂系统,是基因组与机体内外环境相互作用的产物。一种更宽泛意义上的“环境”概念,正在显示出它在生命现象中的重要意义。这对医学的影响将是革命性的。 

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