基因開關

基因開關，能向癌症基因發出“停止”和“開始”命令，抑制腫瘤生長。

概述

科學研究人員發現，兒童與青年睪丸核蛋白中線癌（NMC）是由於BRD4-NUT基因易位導致的。研究人員開發出一種能夠抑制BRD4-NUT基因中某些部分的組合分子並把它命名為JQ1。JQ1一方面可以鎖住NMC癌細胞中的異常蛋白，另一方面還可以讓癌細胞們停止分化複製，“忘記”自己癌細胞的身份，逐漸恢復成正常細胞的樣子。好比切斷了細胞癌變的通路，如同電路的開關一樣。這種“基因開關”如同在基因表達（基因控制身體重要生物分子生成的過程）過程鏈上加點促進劑或者製造點小障礙，讓以前不能工作的基因開始工作或者讓已經開始的工作進行不下去。比如，加入一些物質，讓癌細胞的某些控制生長或者繁殖的基因不表達，讓癌細胞自然死亡；或者是讓癌細胞里的正常基因表達，從而讓癌細胞改過自新，變成正常細胞。

研究成果

美國達那·法博癌症研究所一個國際聯合研究小組研製了一種分子，能讓控制癌症的基因指令失效，從根本上抑制了癌症腫瘤的生長。

新研究演示了一種蛋白質能向癌症基因發出“停止”和“開始”命令。，近年來，控制癌症基因行為的研究有了很大發展，用控制基因開關的方法治療癌症效果明顯。論文主要作者、達那·法博癌症研究所詹姆斯·布雷德納說，如果能關掉一個癌細胞的生長基因，細胞就會死亡。相反，如果打開一個正常組織基因，會讓癌細胞變成正常的組織細胞。

讓人談之色變的癌細胞，可以受一個小小的“開關”控制？只要把開關打開，癌細胞便開始瘋狂生長；關上開關，癌細胞便會乖乖呆著，安分守己，甚至自己死掉。近期的《自然》雜誌為我們揭示了一種神奇的“開關”，它能向癌症基因發出“停止”和“開始”命令，從而從根本上抑制癌症腫瘤的生長。

歷史悠久

中國抗癌協會病因分會委員、北京大學醫學院表觀遺傳與組蛋白研究室負責人朱衛國教授表示：“除了上面談到的基因開關，還有RNA干擾、轉基因等等抗癌方法。”

這些方法都是關掉了腫瘤生物鏈上的某一重要通路。如RNA是基因表達中的一種重要的傳輸物質，充當著信使的功能。RNA干擾即是通過外加一些物質，找到這個信使，把信使消滅，後續的蛋白質合成就沒有信息源，從而關掉了腫瘤的生長。

“轉基因抗癌這種方法還在臨床得到過套用。”朱教授說，“早在上世紀90年代，科學家們就意識到通過讓一些載體（比如病毒）帶上一小段基因到人體內去，通過這些能夠指導機體產生抗癌物質的基因的表達，讓人體自身源源不斷的生產抗癌物質。”

“雖然新的治療癌症的技術層出不窮，但臨床上主體套用的還是手術、放療、化療，基因治療還不是主流。”朱衛國說。

究其原因，首先基因技術並不成熟，大多還在理論研究階段，離臨床還有很長的距離。癌症之所以成為一個世界性的難題，一個主要原因在於它病因的複雜性。朱教授說：“癌症是由人體內多個不同基因發生變異或者是損傷導致的，即使是同一種癌症，也沒有任何兩個病人的致病基因是完全相同的。”所以即使研究出一種或者幾種有效的基因藥物，也不能完全治癒病人。“但未來可能利用基因技術治療好主要的致病基因，其他的就可以靠服用增強自身免疫力的藥物等手段使自己的身體免疫系統發揮作用清除癌細胞”。

另一方面是基因技術副作用很大，而且不可預知。“目前的水平，很難控制這些基因開關，或者基因藥物不和其它正常的基因或組織反應，如果它們影響甚至破壞了人身體的其它關鍵的生理過程，那豈不是得不償失？”朱教授表示，拿上世紀90年代炒得轟轟烈烈的轉基因療法為例，科學家的初衷是好的，但是載體進去了之後並不會乖乖的就呆在你想要的地方，它也可能結合到人正常的基因上去，從而打亂人體正常的新陳代謝，使原來正常的組織反而變得不正常了。這會導致嚴重的白血病，或者是其它種類的腫瘤等惡性疾病，可謂是“聾子沒治好又醫成了啞巴”。

品種繁多

“基因開關”並不是現在才有的概念，人們早已認識到“基因開關”的重要性。在2007年，新加坡基因組研究院科學家就宣布成功繪製了4000多個“基因開關”位置圖譜。“基因開關”可以是化學物質，也可以是蛋白質，還可以是一段基因等等。已經發現的癌症的基因開關就有幾百種，另外，還有調控著人體的長壽、肝病、不育等方方面面的基因開關。

復旦大學的專家金力教授比對全國長壽之鄉江蘇如皋的當地極端長壽人群，即95歲以上的老人共705名(其中包括102名百歲老人)的DNA，發現有21.7%的長壽人群基因線粒體是D4單倍型，揭示著人體的D4單倍型線粒體就是打開長壽的“基因開關”。

美國加州大學聖地亞哥分校（UCSD）神經生物學家aterina Akassoglou和同事對一種P75神經營養素受體（p75NTR）蛋白的研究表明，它會激發肝星狀細胞內的級聯反應信號，而這種細胞正是人體自身修復肝臟細胞的優秀戰士，收到指令後的肝星狀細胞就開始緊鑼密鼓的進行肝臟的自我修復過程了。

甚至於男性的不育也可能和“基因開關”扯上關係。科學家發現男性的一種稱之為H19的基因，可以主管在嬰兒胎盤生長中的很重要的生長因子的合成。不正確或者不完全的H19基因的開關影響胎盤的形成，進而會對胚胎的發育產生干擾。

植物也有

可別以為基因開關是人的專利，不光人和動物有，植物也有它的基因開關呢，它們的“基因開關”可是可以發揮大用途的喔。

德國馬克斯普朗克分子植物學研究所的科學家們在菸草葉綠體中發現了對蛋白質的構成起調控作用的“基因開關”，藉助所謂的“核糖開關”，可以開啟或關閉菸草植物中的葉綠體基因。未來利用這種“核糖開關”，可以提高轉基因作物的生物安全性。

生物學家也發現，利用“基因開關”還可以控制植物在特定部位產生抗蟲性。比如水稻通過轉基因技術引入抗蟲的基因，控制“基因開關”，水稻的莖和葉表達這種抗蟲的效果，而在種子裡不表達，好讓我們吃得放心。有些農作物的秸稈可以當動物的飼料，我們就可以讓抗蟲“基因開關”在作物生長時期打開，而快要收穫的時候關上。而對於那些不咬莊稼，而把口器刺入作物維管吸取汁液的害蟲們，就可以只讓作物的維管組織抗蟲就行了。

背景知識

基因相同，雙胞胎為何有差異

我們體內有一些基因在正常情況下處於沉默狀態，即呆在那兒什麼也不乾，而當這些基因碰到一些外源誘導物時，就會被喚醒，開始工作，比如生成蛋白質去調控體內的反應等，即基因的表達。這些基因就是表觀基因，而且我們把不改變基因組序列而僅僅通過表觀遺傳修飾調控基因或基因組表達的學科稱之為表觀基因組學。

表觀基因組的定義看起來艱深，其實這些現象我們在生活中卻是司空見慣。好比一對同卵雙胞胎，他們的基因是完全相同的，雖然出生時發現他們都長得差不多，但仔細辨認，細心的媽媽們還是能發現不同；我們也發現，在他們長大之後，或許是60歲，他們的差別會越來越明顯，哥哥或許更愛吃西紅柿，而弟弟則特別討厭；姐姐或許體弱多病些，而妹妹更加身強力壯；甚至有的同卵雙胞胎一個身體健康正常，一個卻患有嚴重的自身免疫疾病如系統性紅斑狼瘡……這些都是表觀基因在發揮作用。表觀基因讓我們可以不改變基因，一樣可以改變人的性狀。

改變性別

為了獲得統治地位，人體內的雄性和雌性要素彼此爭鬥，隨著鬥爭的持續上演，這場爆發在體內的“性特徵之戰”成為一場永遠無法結束的戰爭。一項具有開拓性的研究顯示，撥動一個“基因開關”讓雌性卵巢細胞轉變成可產生睪丸激素的細胞可能性是存在的。

數十年來，生物學家便將性特徵之戰視為一種真實存在的現象，即雄性特徵和雌性特徵在利益發生衝突時彼此競爭，倖存下來的基因則遺傳給下一代。科學家現在發現，性特徵之戰在個體基因和細胞之間一直就沒有停止過。

生物學家遵循的一大信條是，出生性別固定不變，由X 和Y性染色體繼承的確定基因決定。這種過分簡單化的想法最終遭到一項新研究的挑戰。研究顯示，已經完全發育成熟的成年雌性在一個單獨基因經過修改之後，能夠出現部分性特徵變化。

這一發現說明，性別並不永久性處於一種固定不變的狀態。一些與性別有關的因素在成年體內繼續存在，通過持續不變的基因互動作用保持當前的性別以防止朝著另一個性別轉變。形象地說，就是體內上演一場性特徵戰爭。

這些研究結果能夠解釋有關人類性別一些最令人困惑的謎題，例如為什麼一些女性在絕經期之後出現面部多毛、聲音更加低沉等男性特徵，為什麼一些人對自己的出生性別並不滿意進而接受激素治療甚至變性手術。

科學家表示，這項研究發現同樣與另一個生物學法則相矛盾，即雌性乃“默認”性別，所有胚胎最初都是雌性，除非獲得一個雄性性別決定基因。雖然性別在子宮內決定仍舊是一個不爭的事實，但最新的研究發現顯示，將成年雌性卵巢變成睪丸的可能性還是存在的。

科學家稱，此項研究雖然在老鼠身上進行，但研究發現可能也適於我們人類。通過關閉一個名為“FoxL2”並且存在於所有哺乳動物體內的基因，成年母老鼠的卵巢細胞能夠自然發育成完全成熟的在雄性睪丸中發現的可產生睪丸激素的細胞，但這些細胞並不能產生精子。

這支國際研究小組由海德堡歐洲分子生物學實驗室領導，其中一位成員便是英國醫學研究委員會位於倫敦北部的國家醫學研究院的羅賓·洛弗爾-巴德奇。他表示：“我們理所當然地認為出生性別是固定不變的，其中包括是否有卵巢或者睪丸。但這項研究顯示，FoxL2的活躍能夠阻止成熟卵巢細胞轉變成在睪丸中發現的細胞。如果讓這種變化在成年人身上成為一種可能，變性手術可能便要退出歷史舞台。”

洛弗爾-巴德奇指出：“如果能夠做到這一點，個體便可分泌所需要的激素進而獲得一個新的性別，但同時也會付出失去生育能力的代價。雖然這種方式帶有很強的投機色彩，但作為摘除性腺——卵巢和睪丸——的變性手術替代方式的可能性還是存在的。很顯然，這是一種更為自然的方式，但任何以這種方式實現變性的人將失去生育能力。”

研究結果刊登在《細胞》雜誌上。根據洛弗爾-巴德奇等人的研究，保持雌性特徵的基因FoxL2能夠抑制保持雄性特徵的基因Sox9。在人工“關閉”成年母老鼠體內的FoxL2之後，Sox9迅速占據統治地位，傳送化學信號命令卵巢細胞轉變成通常只在睪丸中發現的能夠產生睪丸激素的細胞。經過這種“變性”，母老鼠產生的睪丸激素達到與公老鼠一樣的水平，數量是在普通母老鼠體內發現的100倍。