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纪念smithies博士:敲除基因的小鼠——影响人类社会发展的创新技术是如何诞生的时间:2017-01-24

oliver smithies教授,2001年获得了诺贝奖风向标的拉斯克基础医学奖,2007年诺贝尔医学或生理学奖获得者。享年91岁。


与数学、物理学相比,生物和医学属性更倾向于经验科学,包括观察和实验。


由于没有统一的理论指导研究实践,生物和医学科学的发展更依赖于创新技术。



2001年,拉斯克基础医学奖颁发给一项极具有创造性和影响力的技术发明: 一种对小鼠基因组进行人工改造的方法——敲除基因。应用这种技术,科学家和医生们可以“基因工程”小鼠模型。在那些实验小鼠身上,任何基因都可以被敲除或使之丧失功能。由于人类与小鼠共享基因达99%,这些被“基因工程”的小鼠成为了人类疾病最佳实验模型。


荣获拉斯克基础医学奖的三位科学家是美国北卡罗莱纳大学oliver smithies教授、英国卡迪夫大学martin evans教授美国犹他大学mario capecchi教授(如下图)。


在2007年,这三位科学家又共同分享了诺贝尔医学或生理学奖,登上了科学最高殿堂。


故事追溯到20世纪80年代,两项初期研究为人们在小鼠生殖系统中敲除基因的想法提供了可行性。首先,evans博士在培养胚胎干细胞技术上的进展;evans博士等发现可以从囊胚中取出胚胎干细胞,并在体外培养,尝试着对基因进行干预性操作,然后,再把干细胞和正常囊胚融合形成新的胚胎。evans博士和他的学生进一步研究发现,被改变基因后的干细胞可以进入生殖系统,并将这种基因突变遗传给下一代新生个体。这是一项非常伟大的技术发明。




然而,由于通过药物选择性富集方法制造基因突变模型的基因非常少,应用该项技术有一定客观限制性。随后,capecchi博士和smithies博士各自发现了一种同源重组技术。应用该方法,可以对3500个基因中任何一个基因进行修饰性改变。后来将capecchi——smithies基因打靶技术与evans发明的干细胞技术相结合——1989年,第一只被敲除基因的小鼠诞生了!


这项在生物和医学领域重大技术突破为研究单基因功能带来了可能性。目前,大约有4000个基因被敲除掉,模拟出了五百多种人类疾病的动物模型。这种敲除基因的小鼠,在生物和医学基础和临床研究、新药研发等领域被广泛应用。



(本文摘自《转化科学与医术》时占祥、曾凡一翻译,上海科技教育出版社)


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