从认识基因到改造基因——论quot;基因靶向技术quot;的科学意义与方法论启示.pdf

第27卷第1期 科学学研究 VoI．27No．1 2009年1月 StudiesinScienceofScience Jan．2009 文章编号：1003—205312009》01—0018一07 从认识基因到改造基因 ——论“基因靶向技术的科学意义和方法论启示 鲍健强，叶 鸿 (浙江工业大学政治与公共管理学院，杭州310014) 摘 要：基因靶向技术是建立在胚胎干细胞和同源重组技术之上，对基因组迸行定位修饰的一种实验方法，在 转基因动物的遗传性状修饰中起到了巨大的作用。本文从人类认识基因到改造基因的历史线索出发，揭示了 基因缺陷所带来的科学问题，并介绍了由其引发的修复和改造基因的科学研究。此外，总结了基因靶向技术 所建立起来的全新的生物实验模型对于基因修复和改造所带来的划时代的意义，并对基因靶向技术研究过 程的科学意义和方法论启示进行了初步的探索。 关键词：基因缺陷；基因修复和改造；靶向技术；科学方法论 中图分类号：C03 文献标识码：h 引人注目的2007年度诺贝尔生理学或医学奖孟德尔规律传递的遗传因子…。一直以来，生物学 授予给了来自美国犹他大学的马里奥·卡佩奇 家对于基因的认识不断深化，而对遗传机制的研究 (Mario 也从未停歇。1865年，孟德尔总结豌豆杂交试验中 Capecehi)、美国北卡罗来纳州大学教会山分 校的奥立佛·史密斯(OliverSmithies)与英国卡迪 豌豆子代遗传性状所显示的规律，提出了著名的孟 夫大学的马丁·埃文斯(MartinEvans)三位科学家， 德尔遗传定律，认为生物的性状是通过独立单位即 他们凭借“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重 “遗传因子”一代一代遗传下去的。1902年，萨顿发 组方面的一系列突破性发现”，分享了诺贝尔生理 现了生殖细胞的分裂方式——减数分裂(meiosis)， 学或医学奖这一殊荣。这一国际研究小组利用“基 并将盂德尔遗传定律与染色体行为结合起来，扩充 因靶向技术”，在老鼠身上将胚胎干细胞引入特定 了染色体理论¨1。1909年，丹麦植物学家约翰逊用 基因的修饰，对21世纪的生物医学研究做出了奠基 “基因”(gene)一词取代了孟德尔的“遗传因子”，此 性贡献。诺贝尔医学奖评审委员会声称，这三位科 举为后来生物遗传机制的进一步研究提供了必要的 学家之所以获奖，是因他们发现了如何操纵小老鼠 理论抽象和概括。1926年，美国遗传学家摩尔根发 的胚胎干细胞基因，为人类攻克某些疾病提供了药 表了著名的《基因论》，指出位于染色体上的基因就 物试验的生物模型，同时也造就了基因疗法(修复 是遗传的基本单位，并验证了基因在染色体上呈直 缺陷基因的疾病治疗)的基础，在今后的疾病和普 线式排列这一论断的正确性。虽然这一杰出的工作 通生物学的基因功能研究中，他们的成果将得到广 使摩尔根获得了诺贝尔生理学与医学奖。但是，基 泛应用。因此，剖析人类从认识基因到改造基因的 因的具体功能和作用机制还是未知的。 历程，探讨基因靶向技术研究过程的科学意义和方