无所不能的基因工程

余工

基因工程，可通过基因的转导和重组，创造出新的品种；或纠错更换人类有病的基因，使患有遗传疾病的病患得以康复；或通过重组，创造全新的生物，甚至定制天才婴儿。基因工程为我们展示了美好的图景，那么，当今的基因工程，正在发生或将要发生怎样的奇迹呢？

给细胞安装编程语言

细胞是生命活动的基本单位。生命物质的合成、生物的生长发育，都是在细胞质中进行的。细胞核染色体中DNA分子上的基因有固定的生命活动程序，信息从基因发出，在核糖体中就演奏起不同的生命乐曲，于是不同功能的蛋白质分子和上万种酶就按需合成。自从人类基因组计划完成后，科学家已经解读了很多细胞生命的乐曲，但科学家并不满足于乐曲的解读上，而是要按人类的意愿编写乐章，让细胞唱出新曲调。

在美国普林斯顿大学里，有一位年轻的生物学家韦斯。他和研究小组的成员，用计算机设计编写出许多细胞程序语言片段，组成人工基因，再将它们编成“乐曲”，植入细胞的DNA中，让它去指挥细胞的合成。在反恐行动中，探测爆炸物并及时清除就可以避免伤亡。目前，任何人工侦察手段，包括警犬都难以奏效。韦斯将研制的探测火药气味程序语言，装配到一种杆菌的DNA分子中，结果这些本来不喜欢群居的杆菌，因为有了“共同的语言”，能很好地在一起生长，形成菌膜并相互沟通。将这种菌膜与电信号装置相连，制成传感器，杆菌便能很快捕捉到爆炸物的气味，判断出它的方位和距离，在屏幕上准确无误地反映出来。它的精确度和灵敏度，超过了最新型的电子警犬。现在，韦斯和他的伙伴准备将它用在干细胞的生长上。他们要编写干细胞发育成各种组织的程序语言，这种程序语言一旦编制成功并装配到干细胞中，就能让干细胞按医生的要求生长变化。例如，骨科医生急需一块移植的软骨，就让干细胞配上成骨程序语言，在一周内生成一块用于移植的软骨。心血管医生要修补病人的心脏，就从患者身上取出干细胞，插入心肌生长编程语言，很快就能得到一块心肌。

寻找阻断基因的药物

人类的许多疑难杂症，如心脏病、肝炎、癌症和艾滋病等，都是一些基因受内外环境的干扰，不合时宜地打开引起的。人体基因的开与关，有符合生命要求的时间程序，例如，人的手指被割破，促使血小板破裂的基因立即打开，血栓形成，血流被堵，基因马上关闭。再如，人体中有相当多的原癌基因，在正常情况下，原癌基因总是关闭的。如果原癌基因打开，细胞就会畸形生长和分裂，变成癌细胞。基因的表达，必须先把信息转录，交给信息核糖核酸（mRNA，单链信息分子），再由它到蛋白质工厂（核糖体）生产出相应的蛋白质。以血栓形成为例：细胞收到小血管破裂信号，血栓基因打开，复制出信息核糖核酸图纸，到蛋白质工厂生产出血栓因子（一种蛋白质），促使血小板破裂堵住血流，血栓形成，基因关闭。这是一条完整的信息链。德国科学家图施勒认为，如果设计出一种药物，破坏信息核糖核酸图纸，就能终止细胞的病理表达，这比寻找基因开关要简便得多。经过不断的试验，他设计出一种很小的双链RNA分子，引进细胞后会盯上信息核糖核酸，细胞的信息系统视这种三股的分子为怪物，将它撕断或破坏，基因就不能表达了。

图施勒的发明引起了制药公司的兴趣，纷纷投入资金和人力，研制针对不同疾病的双链RNA分子药物。经过科技人员的努力，针对癌症、艾滋病、多种病毒感染的双链RNA分子药物，很快被开发出来。医学家先用于沙眼的治疗，一剂针对沙眼衣原体的分子药物下去，果真药到病除。癌症和艾滋病的双链RNA分子治疗试验也在进行中，初期的效果也很不错。英国科学家最近研制出一种取名“PTC124”的药物，用来治疗肌营养不良和纤维囊肿，取得了良好的疗效。这两种病是由基因缺陷引起的，新药的治疗原理是强迫机体忽视基因突变，从而不产生异常蛋白，而且是对所有的突变都有效。这给治愈人类2000多种遗传病带来了希望。

一滴血检测基因病

人类的基因组是一本由30亿个碱基对写成的天书，在疾病的诊断中，要求医生把这本书通读一遍，找出带病的基因，这是不现实的。人类基因组计划的研究表明，所有人的遗传密码99.9%都是相同的，人类基因个性化的不同点只占0.1%。在人类的23对染色体上，22对常染色体的基因都是相同的，只有第23对性染色体差异较大。每一个人的遗传差异，就在每一条DNA分子上某一个遗传位点上，科学家称它为单核苷酸的多态性，简称SNP。现在的基因诊断，最多只能检查1～2个基因，但许多常见病和药物反应要涉及多个基因。美国科学家考克斯认为，每个人基因的不同在于单个“字母”的变化，如果探明这些基因的疾病和药物反应模式，就能快速对疾病进行诊断。考克斯研制出一种DNA芯片，上面粘有几十亿个小DNA分子，只要取人的一滴血，提取出DNA分子滴在DNA芯片上，就可以测出几百万个“字母”变异的情况，依此查出病因。

科学家已经知道，人类的单核苷酸的多态性就在1000万碱基中，科学家们用考克斯发明的方法，已经探明了500万个单核苷酸的多态性位点，绘制出单核苷酸的多态性图谱。考克斯领导的科学家小组，用滴血方法检测了几百名糖尿病患者的单核苷酸的多态性，与健康人的单核苷酸的多态性进行比较，找出了糖尿病的基因模式，制成计算机检测软件。心脏病、癌症、老年痴呆症、药物反应等单核苷酸的多态性检测软件，也在加紧研制中。科学家们认为，这种个性化的单核苷酸的多态性基因诊断技术，将来可以使基因病的检查像常规检查一样方便，使药物治疗更有针对性。

让转基因猪发绿光

猪的器官尺寸大小同人体基本相当，医学家一直想用猪的器官代替人体器官，更换病变失效的器官。但人和猪是不同的生物，代谢类型和蛋白质的型号不同，将猪器官植入人体会发生排异反应，不能成活。因此，必须对猪的基因组进行改造，加入人体的基因。现在培育带有人体基因的转基因猪已取得成功，但因为猪体有共生的微生物，它们对人体的影响是未知的，所以科学家不敢贸然进行器官移植临床试验。但培育转基因猪的实验从未停止过，科学家们还创新了不少培育方法。

科学家利用去除活性的病毒作载体，将外来基因植入猪胚胎体内，培育出因表现植入基因特性而发出绿光的幼猪。慕尼黑大学生物工程实验室，在猪胚胎还是单细胞阶段，就利用没有毒性的病毒作载体，植入了一种名为GFP的基因，这种基因可以编码生成发出绿光的蛋白质。实验中共有46头幼猪出生，其中32头幼猪体内存在GFP，有30头幼猪体内各器官呈现绿色。这些植入的标记基因，不仅导致幼猪体内器官发出绿光，而且生殖细胞也呈现出绿色，这意味着植入的基因将会遗传给其下一代。科学家还发现，尽管GFP在所有组织中都可证实存在，但仅在皮肤细胞中表现出活性。科学家以前一般采用将遗传物质直接注入胚胎，将外来基因植入哺乳动物体内的方法，但成功率很低。慕尼黑大学科学家用去除活性的病毒作为载体，使外来基因能借助病毒达到“侵入”的目的，而不给受体动物造成伤害，从而使植入的基因“站稳脚跟”，表现出自己的遗传特性。科学家认为，这是朝着有目的地植入人类基因，改变动物的遗传特性，培养适用于人体的移植器官迈开了重要的一步。