《科學》社論：模式生物研究關乎人類健康

日期：2011-01-07 13:47:22

黑腹果蠅和秀麗隱桿線蟲是理解包括人在內的所有動物生物學的最好模式生物。十多年前，當研究人員公布這兩種生物的基因組序列時，人們為之驚嘆。如今，幾百位科學家合作、描述和解讀了這兩種生物體的基因組，這相當于在揭示基因組中的暗物質。在2010年最后一期的《科學》雜志上，編輯們突出介紹了這兩項里程碑式的新成就，《科學》雜志總編輯布魯斯·阿爾伯茨在社論中說：“兩項研究的目的是深入理解果蠅和線蟲的身體是如何形成和維持的，這對提高人類的健康水平來說至關重要。”

動物的胚胎能成功地將DNA雙鏈上的遺傳信息轉化為多維的生命體，這些生命體能迎接自然選擇的挑戰并繁殖后代。那么，動物的胚胎是如何將基因組中的信息精確地轉化為組織和身體呢？目前，科學家們還不能從基因組推斷出生命體，但新研究讓我們離這個目標更近了。阿爾伯茨認為，兩項新研究的意義已經遠遠超過了對形成果蠅和線蟲基因組的DNA分子的完整描述，它們揭示出所有這些生物體所產生的成千上萬種RNA分子和蛋白質，以及這些遺傳信息是如何被包裝的。建立在這些數據基礎的廣博萬維網數據庫免費向所有人開放，將大大加快未來發現的速度。

阿爾伯茨指出，美國政府用于資助生物醫學研究的絕大部分經費分配給了國立衛生研究院（NIH）。NIH在2010年度的預算達310億美元，反映了公眾的一種普遍共識：生物醫學研究能大大提高人類的健康水平。然而，盡管這些研究讓我們對細胞和組織有了更深入的了解，但許多疾病仍然不可治愈。今天，對公眾而言，科學家們對細胞的化學和分子生物學的豐富知識與對人類疾病的干涉能力之間的巨大差距，是一種不協調，但從事這些研究的科學家們并不感到吃驚：對細胞如何工作了解得越多，就會更驚異地發現創造一個人的過程是多么的精致和復雜。

阿爾伯茨舉了一個例子。細菌只要有食物就會持續生長和分裂，不同于此，動物的細胞則需要一個位置檢測系統，在所需要的許多細胞聚集在組織中時指導其增生。一個動物細胞在行為時好像其內部有一部微型計算機，評估它從附近收到的各種信息，然后決定是否保持自身的穩定、生長和分裂，或者自殺以有利于整個細胞的會聚。這兩項新研究中所使用的強力工具，為我們提供了參與其中的所有分子的名單。但是，關鍵的挑戰是如何精確解讀細胞內信號分子的精致網絡是怎樣讓它作出關鍵性的決定，這相當于細胞的“思考”過程。一旦科學家們真正理解了這個過程，他們就能創建精確工具來修正細胞行為，比如，當細胞增生失控產生癌癥，或不適當的死亡而造成退化性神經疾病，如阿爾茨海默氏癥等。

阿爾伯茨指出，所謂的“轉化醫學”，就是利用我們在分子水平對細胞和生物體工作方式的知識來提高人類健康水平的努力。他認為，新研究成果的最終成功依賴于能將更多的知識“轉化”為醫學。漫長的進化過程讓多種多樣的動物生活在地球上，創造人、果蠅和線蟲的分子和機制幾乎是相同的。但與人類不一樣，果蠅和線蟲可以通過實驗進行操作，借助于強力的遺傳工具，科學家們通過它們短暫的生命周期以了解其形成的復雜機制。這時，人類就會發現自己處在一個令人嘆為觀止的位置：雖然看似不可能，但未來對果蠅和線蟲的研究將為人類疾病的治療提供最短和最有效的途徑。