研究人员终于掌握了实验室大鼠的遗传信息。美国和欧洲的科学家在3月31日联合宣布,他们完成了大鼠基因组的测序工作,并在最新一期的《自然》杂志上公布了这一包括大鼠90%遗传物质的测序结果。继人类与小鼠之后,大鼠成为第三种被成功破译基因组的哺乳动物。这项研究成果对于医学研究以及加深人类对于生物进化过程的了解将产生巨大的推进作用。
这项新的测序结果将进一步提升大鼠在医学研究中的重要作用。在20世纪的实验医学以及药物研制过程中,大鼠的角色一直在瘟疫的传播者与必不可少的实验材料之间转换。大鼠同时也是生理学以及药理学研究所选择的动物,并且广泛应用于从心血管疾病到运动疾病的研究领域。
瑞士巴塞尔的药理学家John Fozard就指出,“大鼠可以用来模拟几乎所有已知的人类疾病的每一个方面”。了解大鼠的遗传结构将帮助研究人员发现与疾病相关的基因,从而更加清楚地认知基因以及环境对人类的健康造成了哪些影响。
这项在《自然》杂志上公布的大鼠基因组测序结果,大约包含了25000个基因,其中90%的基因与小鼠以及人类的基因相匹配。新的基因组测序结果还显示,大鼠染色体上有27.5亿个碱基对,与人类染色体上的29亿个碱基对相当接近。负责主持大鼠基因组测序工作的美国得克萨斯州休斯敦Baylor医学院的Richard Gibbs认为,这就意味着几乎全部已知与人类疾病有关的基因都能够在大鼠身上找到“副本”。通过对这项成果进行更深入的研究,科学家将能够得出与疾病有关的更加完善的大鼠模型。
据Gibbs介绍,这项研究同时能够对新药的研制产生巨大的推进作用。大鼠一直广泛应用于药物的效力以及安全性测试工作中。对其基因组序列的了解,将为药物干涉提供新的目标。但他同时强调,“我们谁都不能过度强调拥有这样一个完整数据库的重要性”。
这项新的研究成果同时能使研究人员对人类、小鼠以及大鼠的基因组进行三个方面的对比。
大鼠的基因大约有10%是与小鼠共享的,然而人类却不具备这些基因,包括一些编码嗅觉蛋白质的基因。马萨诸塞州剑桥Broad学院的遗传学家Kerstin Lindblad-Toh表示,这一发现有助于解释为何啮齿动物具有比人类更为灵敏的嗅觉系统。
大鼠同时比人类具有更多的能够分解有毒物质的基因。这就意味着与人类相比,大鼠要有更强的清除毒素的能力。Lindblad-Toh认为,“这无疑增加了先前所估计的、利用大鼠测试一种药物对于人类的毒性的难度”。尽管研究人员正逐渐利用组织培养取代动物实验,但大鼠仍然广泛应用于药物毒性的测试实验中。
将大鼠与人类的基因组进行对比后,研究人员还发现,自从这两种基因组出现差别以来,大鼠进化的速度是人类的3倍。
导致这些多样性的基因变异可能是随机发生的,它之所以能够长期存在是由于这些变异使大鼠具有了某些进化上的优势。Lindblad-Toh指出,“这些都是大鼠很好地利用进化上的小生境以及特化的例证”。她强调,大鼠基因组的多样性使它能够在世界上的任何角落栖息生存。
Lindblad-Toh指出,由于大鼠基因变异的速度远远高于人类,因此与人类的基因组相比,大鼠的基因组可能具有更大的多样性。她说,或者很有可能是由于大鼠短暂的寿命意味着它们能够繁衍出更多的世代,从而利于进行遗传变异的选择。
大鼠的基因组测序工作结合了人类基因组以及小鼠基因组的测序方法,从而使90%的大鼠基因组测序结果都达到了一个很高的质量。Gibbs说,“与先前的基因组测序结果相比,大鼠的基因组测序更加有效而彻底。”
Gibbs的研究小组同时还在进行奶牛、猕猴以及海胆的基因测序工作。他说,“这将帮助我们更好地了解生物的进化历程。”
(赵路)2004-04-02
