2013生命科学的研究热门与进展.doc

2013生命科学的研究热门与进展在浦东的上海国际会议中心，一场世界生命科学界的“奥林匹克”为期6天的“第21届国际生物化学与分子生物学联盟学术大会暨第12届亚洲大洋洲生物化学家与分子生物学家学术大会”（简称“国际生化大会”），昨天在这里拉开序幕。与体育竞技不同，这里交汇碰撞的，是人类对于生命本质探索的最新进展。三年举办一次的国际生化大会今年首次在我国召开。近年来中国生命科学的迅猛发展，引起了国际学术界对中国的关注，这次会议不仅迎来了4位诺贝尔奖得主，而且干细胞“魔术师”山中伸弥、微小RNA研究权威维克托安布罗斯等世界一流生命科学家，也纷纷登上了大会的讲坛。黄浦江畔，3000多名国内外生命科学家，正热烈探讨着大自然向我们所展现的、前所未知的生命之复杂、精妙。日前，国际生化大会秘书长、中科院上海生命科学研究院副院长吴家睿接受本报专访，就世界生命科学领域发展的潮流与趋势及本次大会的热点进行介绍与解读。进入21世纪，在人类基因组测序完成后，人类对于生命的认识进入了一个崭新的阶段。表观遗传现象的发现，各种新型RNA分子的发现，越来越多的蛋白质结构被解析、干细胞研究的不断深入等等，这些可用“翻天覆地”来形容的成果，无疑在不久的将来对人类社会产生深远的影响。热点1基因开拓RNA研究“新大陆”记者：人类基因组测序完成之后，“生命天书”的解读现在进展到何种程度？吴家睿：人类对基因组的认识，正在进入一个全新的时代。以前，我们只读懂了人类基因组2%的编码序列，因为它们可以产生蛋白质。不过，进入21世纪后，科学家发现，基因组中原本被认为是“垃圾序列”的98%非编码序列，其实在生命活动中起着非常重要的作用产生各种各样的非编码RNA。近十年来，科学家发现，RNA在生命体中是一个异常庞大而复杂的组织，它小到只有20多个碱基，大到上万个碱基。一个只有22个碱基序列的微小RNA可以控制着上百个生产蛋白质的基因的活动。目前，我们对RNA的认识，还只是非常零散的。可以说，那98%的非编码RNA，就像一片RNA的“新大陆”，或者说像一个金矿，等待我们去发掘、探索。记者：这对我们认识生命现象，有什么重要意义？吴家睿：那太重要了！如果说，蛋白质是生命活动中的打工者，那RNA就是管理者。根据生命发育的不同阶段、生命体所处的不同状况、从环境接受到的不同刺激，体内可以产生不同的非编码RNA，然后对基因、蛋白质“发号施令”。非编码RNA的研究又与一门新兴的学科表观遗传学紧密相关，近几年的研究发现，在细胞的传代活动中，遗传并不只是DNA的专利，很多对DNA的结构修饰或者对染色质上蛋白质的修饰，同样可以遗传给后代。表观遗传活动不仅在正常的个体发育和生理行为中扮演重要角色，而且其异常活动也会引起疾病的产生。表观遗传学对达尔文的进化论也提出了挑战，揭示出环境与遗传可能的复杂关系。达尔文的主要观点是“物竞天择，适者生存”，也就是说生物的变异是随机发生的，但适应环境的变异会使生物获得更多的生存机遇，并通过繁衍后代将变异保存下来。不过，在达尔文之前，还有一种“拉马克学说”，主张“用进废退”，比如长颈鹿的脖子变长，除了自然选择淘汰了“短脖子”之外，与它经常伸长脖子够高处的嫩叶，也不无关联。而表观遗传学有可能使我们对这一学说进行重新思考在某种特定的环境中，生物努力适应环境所作出的改变，同样会遗传给后代。热点2蛋白质机器组装与“社会活动”记者：蛋白质这个名词即使普通百姓也早已耳熟能详，在这个领域中，近年来科学家关注的热点是什么？吴家睿：蛋白质的结构和相互作用网络，是研究的两大热点。生命活动是由不同蛋白质负责完成，蛋白质结构就是蛋白质进行工作的基础。当一条长长的氨基酸链被制造出来后，还必须经过很多步旋转、折叠、修饰，才能最终成为能够行使某种功能的蛋白质。所以，蛋白质的三维结构与其功能有密切的关系。就好比一根铜丝，笔直装进绝缘套里，可以做成电线，如果绕成线圈，则可用来做电磁铁，编成铜丝网又会有别的用途。我们要了解蛋白质的功能，了解它的基本工作机制，就必须要了解它的结构。现在，借助核磁共振、同步辐射等技术，对蛋白质结构的研究正飞速发展并深入。以前，科学家研究的主要是单个的蛋白质，后来发现，蛋白质更多时候会“抱成团”一起执行一项任务，就好像是一部机器，有点像变形金刚里面的“大力神”，它们是如何组装起来的？进而，科学家又发现，细胞就好像一个小小的社会，蛋白质就像居住其中的居民，相互之间会有交流，工作起来会相互配合，用专业术语说就是“蛋白质相互作用网络”，基因则负责指挥蛋白质准确地工作。热点3细胞体细胞变干细胞记者：在细胞研究领域，最热的莫过于干细胞。最近中国科学家用小鼠皮肤细胞形成的iPS细胞产生出了能够正常繁殖后代的小鼠，轰动了世界。您能介绍一下iPS吗？吴家睿：这次大会，我们请来了日本的山中伸弥教授，他在世界上第一个利用4种基因导入皮肤细胞而重组出了诱导多能干细胞（iPS），这种iPS细胞具备的分化成各种体细胞的能力与胚胎干细胞基本一致。可以说，如今山中伸弥教授已成为夺取诺贝尔奖的热门人选。在人体中，细胞一般处于两种状态，一种是可分化状态，就是在细胞分裂数量增加的同时，会变身成数种别的细胞，比如胚胎干细胞可分化成一个新生命个体，造血干细胞可分化成各种血液细胞；另一种是已经分化的体细胞，比如神经细胞、肌肉细胞，它们通常也失去了分裂能力。而iPS就是要让已经失去“变身”能力的体细胞，恢复可分化能力。用这种方法，科学家就能方便地取材，培养出iPS细胞，为人体器官自身修复开辟道路。记者：让体细胞回复到可分化的原始状态，iPS会不会像肿瘤细胞那样，在身体中无限增殖、到处流窜呢？吴家睿：这就是iPS研究领域的另一个热点。山中伸弥的实验就发现了这个问题，用iPS细胞培育出来的小鼠容易得肿瘤，健康也有缺陷。虽然最近我国科学家培育的iPS小鼠很健康，但成功率很低，只有2%。所以现在大家依然对胚胎干细胞非常感兴趣，尤其是它在控制分化过程中的信号传导和调控机制。热点4疾病用分子诠释健康理念记者：疾病是大众最关心的，尤其像艾滋病、禽流感，包括最近的甲型H1N1流感这类传染病，人们总希望生命科学家能为人类健康筑起一道坚实的防线。这次大会探讨的话题大多属于基础研究领域，与疾病的联系会体现在哪里？吴家睿：这次大会所探讨的主要是疾病的分子基础，也就是我们身体中哪些基因、蛋白出了问题，会让我们得病。现在的生命科学，希望从最根本的分子基础，找到这些疾病的发生机制，并找出相应对策。比如，SARS病毒给我们出了新课题。以前我们认为，病毒感染用抗病毒药，就像细菌感染用抗生素。不过，SARS病毒的可怕在于它使人体自身免疫系统“反应过度”，结果在杀死病毒的同时，也严重损害了正常器官。要防治这类传染病，必须对人体自身的免疫系统要有更深入细致的了解。记者：现在的分子生物学，能对肿瘤、糖尿病、心脏病、老年痴呆症等慢性疾病进行解释么？吴家睿：随着对分子生物学研究的深入，现在对于疾病的认识已经开始发生革命性的变化。在过去的文明社会，传染病防治一直是人们的重头戏，那时我们总认为疾病是外来的，只要把入侵者消灭了，就能维持健康。然而，随着传染病被控制，人的寿命不断延长，肿瘤、代谢性疾病（肥胖症、糖尿病、心脏病等）、神经退行性疾病（帕金森氏症、老年痴呆症等）等慢性疾病成为影响人类健康的主要疾病。而这些疾病主要反映