遺傳學(xué)的魅力

20世紀(jì)70年代，隨著基因工程的誕生，遺傳學(xué)正值“陽春白雪”。1984年，盧大儒考入心儀已久的復(fù)旦大學(xué)生物工程系，師從我國遺傳學(xué)之父談家楨先生。與傳統(tǒng)的生物學(xué)不同，遺傳學(xué)強調(diào)邏輯推理的過程。在基因工程領(lǐng)域，遺傳學(xué)甚至可以解碼基因、設(shè)計基因、操作基因、改造基因，這一切都讓盧大儒感受到這一學(xué)科的魅力。

“研究生的時候，恰逢談家楨先生向國家倡議，提出了基因治療遺傳病的課題，我很有幸參與到這項研究中。研究生讀完以后，我有幾種選擇，一是回蘇州醫(yī)學(xué)第一附屬醫(yī)院（現(xiàn)在的蘇州大學(xué)第一附屬醫(yī)院），二是出國，三是繼續(xù)攻讀博士。當(dāng)時幸得談家楨先生和導(dǎo)師的器重，我最后選擇繼續(xù)回到復(fù)旦大學(xué)攻讀博士。”采訪中，盧教授回憶了繼續(xù)在復(fù)旦攻讀博士的故事。

如今，經(jīng)過30多年的發(fā)展，遺傳學(xué)科學(xué)和技術(shù)實實在在地應(yīng)用在我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，包括人類健康、疾病診療、藥品、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、司法等方面。在盧大儒看來，真正推動遺傳學(xué)從基礎(chǔ)科學(xué)到應(yīng)用轉(zhuǎn)化的第一個關(guān)鍵技術(shù)是重組DNA技術(shù)，它引領(lǐng)了科學(xué)革命，隨后才有了基因工程、藥物和疫苗等。與此同時，PCR技術(shù)的出現(xiàn)推動了基因研究的發(fā)展?！八拖褡屛覀冏狭恕哞F’，得以破解人類生命的密碼?！北R教授解釋道。

基因編輯的自由探索

如何閱讀、修改甚至編寫人類基因組這本“天書”呢？盧大儒教授一語中的，答案是基因編輯——通過改寫、修飾天書，讓其得以正常、甚至于完美，促使疾病特別是遺傳病能夠從根本上得到治療。

談到基因編輯的前世，一定要從同源重組進(jìn)行基因打靶說起。上個世紀(jì)80年代，科學(xué)家在小鼠胚胎干細(xì)胞中通過基因打靶技術(shù)實現(xiàn)了基因編輯，但此技術(shù)在其余細(xì)胞內(nèi)效率極低，應(yīng)用受到極大的限制。90年代，基于細(xì)胞內(nèi)不同鋅指蛋白可特異性識別DNA上三聯(lián)堿基的特征以及核酸酶FokI二聚化后可以切割DNA的特點，科學(xué)家們研發(fā)出一種新的基因編輯技術(shù)——鋅指蛋白酸酶技術(shù)（ZFNs）。但此技術(shù)專利被公司壟斷，且鋅指蛋白數(shù)量有限，可以識別的DNA序列數(shù)量有限。

2011年左右， TALENs技術(shù)橫空出世，它是一種人工改造的限制性內(nèi)切酶，是將TALE的DNA結(jié)合域域限制性內(nèi)切酶（FokI）的DNA切割域融合而得到。理論上，TALENs可以任意選擇靶DNA序列進(jìn)行改造，是一種非常有效的基因組改造工具酶。

2013年開始，基于細(xì)菌規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)序列（CRISPR）系統(tǒng)發(fā)展而來的新一代基因組編輯技術(shù)——CRISPR/Cas9技術(shù)，使得基因編輯變得更為簡易、高效，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多物種靶向基因編輯、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、表觀修飾，基因治療研究和臨床研究。

其實早在本世紀(jì)初， 盧大儒教授就開始關(guān)注這些技術(shù)、并合作開展了ZFN、獨立進(jìn)行了TALEN的基因編輯研究了，2012年，盧大儒教授的團隊就已經(jīng)看到CRISPR技術(shù)的潛力，并于2013年春天，將研究團隊的精力從TALENs轉(zhuǎn)到CRISPR上，構(gòu)建一個血友病B小鼠模型，并進(jìn)行了血友病B小鼠的基因編輯治療研究。而現(xiàn)在他們團隊的研究重點之一是地中海貧血癥基因編輯治療。具體來說，采用CRISPR的RNP通過蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)導(dǎo)的方法，建立了成熟的造血干細(xì)胞分離、培養(yǎng)和擴增技術(shù)，造血干細(xì)胞的細(xì)胞分化技術(shù)，多種造血干細(xì)胞的基因和RNP轉(zhuǎn)染系統(tǒng)（包括慢病毒、腺相關(guān)病毒和電轉(zhuǎn)染等），他們基于NSG小鼠的人造血干細(xì)胞移植模型觀察治療效果，目前已取得初步進(jìn)展和成果。

盧大儒教授也提到，“CRISPR/Cas9也有很多需要不斷完善和發(fā)展的地方，比如CRISPR/Cas9可能會有脫靶效應(yīng)，這些都讓我們意識到任何技術(shù)的發(fā)展都需要螺旋式上升，在真正臨床應(yīng)用之前需要不斷改進(jìn)，以便讓其更加精準(zhǔn)。目前我們團隊采用低溫冷凍電鏡等技術(shù)研究CRISPR/Cas9，目的也是通過突變改造，提高精準(zhǔn)度。此外，我們正在思考是否能夠提高CRISPR/Cas9一些低效的區(qū)域切割效率等問題。在治療遺傳病的嘗試中，基因編輯和單堿基編輯這兩種技術(shù)可以互補?！?/p>

1990年復(fù)旦大學(xué)等進(jìn)行了世界首次血友病B基因治療。盧大儒教授說道：“當(dāng)年把基因療法引入大家視野是針對遺傳病的基因治療，但是讓其真正發(fā)展、落地是通過對腫瘤的治療，例如CAR-T療法——已在白血病領(lǐng)域取得了顯著成效。在包括地中海貧血、黑朦病、先天性的聯(lián)合免疫缺陷癥等在內(nèi)的遺傳病治療方面，基因療法同樣也取得了良好的成績，這些進(jìn)展極大地鼓舞了科學(xué)工作者的信心！”

遺傳咨詢的未來

當(dāng)提及國內(nèi)遺傳咨詢的現(xiàn)狀和對未來國內(nèi)遺傳咨詢的展望時，盧大儒教授這樣說道：“現(xiàn)在，國內(nèi)遺傳咨詢非?；鸨L(fēng)起云涌，各路諸侯紛紛做遺傳咨詢，這是因為有需求。特別是基因測序時代的更迭，解讀基因組信息逐漸成為剛需。自2013年開始，復(fù)旦大學(xué)先后舉辦了兩屆遺傳咨詢培訓(xùn)班，共培養(yǎng)了約80名遺傳咨詢師。2015年，中國遺傳協(xié)會遺傳咨詢分會正式成立，到目前已成功舉辦十多屆遺傳咨詢師培訓(xùn)班，為很多醫(yī)院遺傳工作者提供了很好的教育、培訓(xùn)機會。我們歡迎更多人加入遺傳學(xué)的教育中，同時，我們希望遺傳學(xué)的教育在與國際接軌的過程中逐步規(guī)范化?！?/p>

對于遺傳咨詢的未來，盧大儒教授展望道，“首先，希望普及到臨床醫(yī)生、基因數(shù)據(jù)分析人員。第二，遺傳咨詢能夠跟高科技結(jié)合，比如人工智能、大數(shù)據(jù)、APP等。同時，遺傳咨詢離不開數(shù)據(jù)庫，這是咨詢的依據(jù)，所以要搭建很好的公共數(shù)據(jù)庫。此外，還需要中國遺傳學(xué)會遺傳咨詢分會、中華醫(yī)學(xué)會遺傳學(xué)分會等出臺一些指南和專家共識，提供指導(dǎo)?！?/p>

欣賞生命科學(xué)的風(fēng)景

“第一身份是老師，第二身份是有興趣的遺傳科研工作者”。這是盧大儒教授對自己的身份定位。他笑著說，“我跟很多科研工作者不太一樣，我對科研的工作是興趣驅(qū)動。我把這種自由探索理解為在生命科學(xué)的風(fēng)景里面進(jìn)行欣賞。作為一位老師，我要扮演‘導(dǎo)游’的角色，帶領(lǐng)學(xué)生們?nèi)バ蕾p和鑒別風(fēng)景，科學(xué)研究也是有品位的，這是教師應(yīng)該具備的素質(zhì)，知識面比較廣博，對時代的前沿把握比較準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上再做研究。此外，我對技術(shù)也很感興趣，技術(shù)是推動科學(xué)發(fā)展的動力。俗話說，磨刀不誤砍柴工，有了好的技術(shù)可以事半功倍。所以我經(jīng)常鼓勵同學(xué)們要有工匠精神，對技術(shù)要鉆研?！?/p>

采訪最后，盧大儒教授表示，身為泰州人，對于近年來家鄉(xiāng)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的變化有著特殊的感受。“三年以后，再次回到泰州參加基因檢測與健康產(chǎn)業(yè)大會，非常高興看到中國醫(yī)藥城的騰飛。飛速發(fā)展的背后肯定離不開當(dāng)?shù)卣畬o助服務(wù)、人才引進(jìn)等方面的努力工作。我希望，未來中國醫(yī)藥城更加紅火，能夠真正達(dá)到在中國醫(yī)藥研發(fā)、流通等多方面真正領(lǐng)先的水平?！彼绱似诖?/p>

責(zé)編：浮蘇