基因新闻 第156页

在牛津大学一座安静的实验室里，生活着数以万计的各类蜘蛛。该校进化发育生物学家埃利斯泰尔·麦克格雷戈（Alistair McGregor）随意地说道：“我想这是相当多的蜘蛛。”与此同时，他也在活动双手去抓一只体型肥胖、长着长腿的雌性蜘蛛，后者正在努力为自己争取自由。麦克格雷戈称：“我们永远不会有更多的蜘蛛，因为它们会彼此捕食。”

这个实验室里有 1 万只美国居家蜘蛛，还有其他令人感到不安的动物，从蜈蚣到狼蛛等应有尽有。空气故意散发出发霉的味道，以模仿蜘蛛喜欢潜伏的黑暗角落，墙壁上摆满了一排排的玻璃罐和培养皿。麦克格雷戈笑着说：“有时候蟋蟀会逃跑，我们可以听到它们在走廊里唱歌。”但他很快补充道，从来没有蜘蛛逃跑过。(他的学生后来告诉我，这种情况经常发生。)

房间的正面安装着重型门，就像潜艇上的舱门。它已经十分老旧，有时甚至会卡住，导致麦克格雷戈的学被困在里面。眼睛始终盯着出口，我拿起一个罐子，看向里面。一只蜘蛛躺在银色的蛛丝上，八只瘦长的腿从它那完美圆润的身体里伸出来。麦克格雷戈说：“罐子里通常也有雄性蜘蛛，但它们通常称为雌性蜘蛛的食物。”

有些蜘蛛可以用它们的毛发倾听各个地方的声音。其他蜘蛛则可以伪装自己的身体，看起来就像一片树叶。至少有 18 种蜘蛛可以游泳和捕鱼，而棕色的隐士蜘蛛则拥有更强大的毒液，并且喜欢藏在床单和鞋子里。但是麦克格雷戈的蛛形纲动物中唯一的天才是 Parasteatoda tepidariorum，可以编制出优雅的三维网。他解释说：“与那些编制对称蛛网的同类相比，Parasteatoda tepidariorum 的进化时间更晚，然而它们却可以编制恐怖电影中挂在吊灯上令人毛骨悚然的蛛丝。

然而，Parasteatoda tepidariorum 不应被低估。在北美，这种蜘蛛是最常见的蜘蛛，它在捕捉昆虫时的效率出奇地高，人们经常看到它们把碎片拖到网里躲起来。当它们意识到猎物被网住的时候，会用更多蛛丝困住猎物，然后将其拉回嘴里。然后，它们会吸光猎物的体液，只留下一个身体空壳。

但是麦克格雷戈饲养这些蜘蛛并不只是为了吓唬记者。近年来，科学家们已经摆脱了长期以来对诸如果蝇和老鼠等医学研究明星的依赖，接受了一系列新的奇异生物，包括近乎无敌的微型动物和可以在陆地上捕猎的鱼类。蜘蛛也可能很快成为这种趋势的一部分。事实上，它们是理想的研究对象，这主要有两个原因。

第一，蜘蛛与人类共享一个基因秘密。尽管我们已经在超过 8 亿年的漫长进化过程中分离，它们甚至没有合适的心跳，但是蜘蛛和人类依然是非常相似的。例如，我们已经知道蜘蛛使用与我们相同的基因 Pax-6，来形成它们的四对泡泡眼。把这个古老的基因从人类基因中抽出来，并用蜘蛛的基因取代它，这种现实版的“蜘蛛侠”将会长出非常正常的人类眼睛。

当然，许多动物都与人类拥有类似的基因，从猫 (与人类有 90% 的共同基因) 到牛 (80% 的共同基因) 等。然而蜘蛛在某种方式上拥有巨大优势。在我们的进化史上，曾有古老的蜘蛛偶然间生下后代，它们拥有两个完整的遗传指令，而不是一个。这非常重要，而且这种情况在植物中比较常见。但在动物王国的整个历史中，这种情况只发生过五次。其中有两次发生在所有脊椎动物的祖先中，包括人类祖先。

从表面上看，每个基因都有额外副本听起来真是一个非常糟糕的主意。毕竟，唐氏综合症就是由一条额外的染色体引起的。但它们实际上是进化的主要驱动力。当第一个副本必须执行它的原始功能时，第二个副本将被释放出来以承担新的角色。在脊椎动物的早期祖先中，这些副本被认为有助于将软组织（如软骨）转变成骨骼。通过研究蜘蛛，麦克格雷戈的研究小组更全面地了解了这些罕见事件造成的影响。

这就给我们带来了第二个原因，它们非常有用。在早期发育过程中，这些额外基因发挥了非常重要的作用。为了研究它们的功能，科学家们需要胚胎。在这里，蜘蛛是不会被打败的。蜘蛛恐惧症患者可能不希望知道，雌性蜘蛛每五天能产 400 枚卵。它们是完全透明的，科学家可以在不杀死它们的情况下观察胚胎的发育过程。

为了确保能有源源不断的胚胎供应，麦克格雷戈的实验室拥有严密的蜘蛛繁殖计划。首先需要丝质茧，它是由蜘蛛准妈妈在清晨的时候编织而成的。卵子被产下的同时受精，所以每个卵都处于相同的发育阶段。如果你是科学家的话，这是非常有用的。每个丝质茧都有自己的培养皿，并有 10 天的发育期。当它们出生的时候，幼蛛是无法移动的，没有毛，呈现半透明状态，只是眼睛里有一点儿红色。

但是在几天之内，它们就会像父母那样可怕。当它们开始四处移动、吐丝，并将它们的兄弟姐妹们吃掉时，培养皿就变成了蠕动的模糊物体。这就是它有点棘手的地方。它们可以互相捕食，因此不需额外的食物。最终，少数幸运的幸存者被隔离到自己的私人住所中。从那时起，它们就开始被喂食苍蝇（包括麦克格雷戈实验室研究的果蝇）以及由宠物店提供的蟋蟀。

经过几轮生长，不计算外壳的情况下，它们的体长大约有 9 毫米，现在准备交配。麦克格雷戈对着一瓶蜘蛛正进行思考，他说：“我只是在想，他们是在交配，还是雌性蜘蛛要吃掉雄性伴侣？”在野外，求偶者往往会在交配之后逃跑。但在如此封闭的环境内，这种情况很少会发生。幸运的是，大多数蜘蛛只需要交配一次。

如今，麦克格雷戈的全部蜘蛛都是自德国格廷根 10-20 只蜘蛛的后裔。他说：“当科学家在会议上发言时，他们往往会展示收集动物地点的幻灯片，通常是在美丽的岛屿和海滩上。而我们从学生的地下室里收集到所需要的东西。”

虽然针对蜘蛛的研究还不到 10 年时间，但在所谓的“基因复制”领域已经产生了许多引人入胜的见解。一个例子就是护膝。最初，来自格廷根乔治 – 奥古斯特大学的科学家想要知道：为什么有些蜘蛛的腿相对较短，而其他蜘蛛则拥有令人心寒的细长大腿。他们找到了一种能确定答案的基因——Dachshund 基因，它以达克斯猎犬命名。

科学家们比较了美国家居蜘蛛和一种被称为“长腿叔叔”的蜘蛛，希望寻找基因上的差异，但他们没有找到。相反，这两种蜘蛛都有额外的基因副本。为了找出这种基因的作用，科学家们在美国家居蜘蛛胚胎中将其关闭。结果显示，这只变异蜘蛛的膝盖与腿融合在一起，没有任何膝部。这种结构允许蜘蛛在浴室的地板上跑，或者小心地穿过粘糊糊的蛛网，这是由于进化上的错误而导致的。

还有其他突破。在过去几年中，蜘蛛的研究为治疗心脏病和衰老等症状提供了各种各样的线索，在它们毒液中发现的蛋白质将来可能用于治疗脑损伤、肌肉萎缩症，甚至是阳痿。我很想说，我永远也不要看到它们毛茸茸的身体、八只眼睛以及獠牙。但是，它们总是出现在我们周围，同样令人感到毛骨悚然。（生物谷Bioon.com）

近日，中国科学院昆明动物研究所姚永刚课题组的研究论文A systematic integrated analysis of brain expression profiles reveals YAP1 and other prioritized hub genes as important upstream regulators in Alzheimer’s disease 发表在Alzheimer’s & Dementia 杂志上。该研究利用整合分析的方法，总结了阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease， AD）的脑组织基因表达谱及其遗传易感基因名录，并搭建了AlzData (www.alzdata.org) 数据库，以促进AD研究领域相关数据的共享和利用。

AD(俗称老年痴呆)是发生在老年前期与老年期的一种常见的神经退行性脑病，主要表现为认知和记忆功能逐渐丧失。其发病率随着年龄增长而显着增加。随着世界老龄化进程的加剧，全世界的AD患者数量急剧增长。在我国，AD导致的社会经济负担日益沉重。除年龄外，AD发病同时受遗传、环境和生活方式等影响，其中遗传因素是AD最重要的风险因子之一。前人通过连锁分析发现，早发家族型AD的风险基因app、PSEN1和PSEN2，而近期的大规模全基因组关联分析（genome-wide association studies， GWASs）则发现，约20个晚发散发型AD的遗传易感基因。AD的遗传研究近年来取得了巨大进展，但遗传风险如何影响AD的发生发展，目前尚不完全清楚。

基因表达是一种介于基因型（genotype）和表型（phenotype）之间重要的中间表型。现有GWAS发现的疾病风险位点约80%都位于基因组非编码区，这些位点很可能是通过调控基因表达，影响机体正常的基因调控网络，进而影响疾病的发生发展。因此，对AD表达谱的研究，能够增加我们对于AD遗传变异与AD发生之间关联的理解，并有望发现新的生物学标记和潜在的治疗分子靶标。现有的AD表达谱分析，由于采用的数据收集分析平台差异、样本数大小不同等问题，得到的结果不尽相同。在姚永刚指导下，昆明动物所博士研究生徐敏和博士张登峰等对报道的AD脑组织表达谱数据进行了全面系统的整合分析，以探究AD发展过程中基因表达谱及调控网络的改变，寻找AD发生过程中起关键节点作用的上游调控因子。研究人员收集了目前为止最大的AD相关脑区表达数据集并进行整合分析，获得了稳健的AD差异表达基因集，构建了精细的AD调控网络。利用涵盖多个AD相关组学数据，如GWAS数据、大脑eQTL数据、蛋白-蛋白相互作用预测数据以及AD小鼠模型数据等，研究人员进一步开展了趋同功能基因组（convergent functional genomics， CFG）分析，筛选得到在AD调控网络中的核心基因，以及在疾病发生早期起关键调控节点作用的上游调控因子，如发现Hippo信号通路重要的转录共激活因子YAP1。进一步功能实验表明，上游调控因子YAP1表达水平的变化，能够扰乱整个表达调控网络，从而促进AD的发生发展。该研究提示，在AD发病初期对上游调控因子进行干预，可能会是减缓或逆转AD发展的一种手段。同时，研究人员搭建了AD表达数据库AlzData，将整合分析的结果全部展示，便于查询，以促进AD领域的数据共享与利用。

研究得到国家自然科学基金委、中科院脑功能联结图谱先导专项和中科院前沿重点研究项目的资助。(生物谷Bioon.com）

每个人都知道吸烟有害健康：吸烟对呼吸道危害最大，很容易引起喉头炎、气管炎，肺气肿等咳嗽病。除此以外，吸烟甚至会从根本上改变一个人。经济日报-中国经济网科技频道发现一项最新研究显示，吸烟可以改变一个人的基因以及基因功能，所以从某种意义上讲，吸烟让一个人不再是自己了。

研究人员调查了29项关注冠心病风险相关基因的临床研究，研究对象超过六万冠心病患者以及8万健康人做对照，并对已知的45个冠心病相关的基因做研究。结果发现，吸烟会干扰“好基因”，降低他们对心血管的保护作用，增加罹患冠心病的风险；另一方面，吸烟导致的基因功能改变，可以遗传给下一代。

在面对不良嗜好时，很多人都会以“基因好”当借口，认为好的基因能帮他们抵御不良嗜好带来的坏处。但是研究则显示，基因再好，也会因为吸烟而增加罹患冠心病的风险。

在人类第15号染色体上有一个基因能够明显的降低冠心病的风险，如果它存在在非吸烟者身上，那么可以使罹患冠心病的风险降低12%，但如果这个人曾经吸烟，那么它的保护作用就会降低到只有5%。

吸烟可以引起一系列基因变化，这种变化随着吸烟数量的增加会变得越来越明显。同时这种实际的基因改变也会遗传到下一代身上。

该研究让很多人重新认识到了吸烟的危害，以往人们总是将吸烟的危害等同于呼吸道疾病。但实际情况却是因吸烟而死于冠心病和脑卒中的人，远比死于肺癌的人多得多，但大多数吸烟者却没有认识到吸烟与冠心病和脑卒中的相关性。吸烟和吸入二手烟是冠心病和脑卒中的第一危险因素。

令人欣慰的是，虽然吸烟能够改变身体的基因及其功能，但是戒烟也能让人体慢慢恢复这些基因及其功能。研究人员对以往的16项研究中的近1.6万血样进行了分析，发现大多数基因会在戒烟五年后自动恢复。从统计数字上看，随着戒烟时间的延长，冠心病、肺癌等风险会逐渐下降。但是，吸烟仍然要付出很大的代价：少数基因的改变可以保留到戒烟30年后。所以即使戒烟能够帮助你恢复健康，但也远不如从来就不吸。

经济日报-中国经济网科技频道调查发现，吸烟并非一定导致某些疾病，但却会实实在在的提高很多疾病的患病风险，虽然作为个人来说，为了自己的愉悦冒一定的风险是个人的自由。但是这种自由首先不能伤害别人，因为吸“二手烟”的伤害和吸烟几乎无异，所以如果你吸烟，请不要让别人吸你的“二手烟”。同时，由于吸烟会改变一个人的基因而且能让这种变化遗传下去，所以生育前尽量不要吸烟。

同时，请审慎思考自己吸烟的理由，不要仅仅为了耍帅或提神就吸烟，因为吸烟并不能帮你达到这些效果。(生物谷Bioon.com）

2016年11月20日/生物谷BIOON/–多形性胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme）仍然是最为常见的高度致命性的脑癌，而且因它的复发能力而闻名于世。在一项新的研究中，来自美国德州大学MD安德森癌症中心的研究人员鉴定出一种允许癌细胞在大脑中侵袭性地扩散和生长的过程。相关研究结果发表在2016年11月17日那期Cell期刊上，论文标题为“Epigenetic Activation of WNT5A Drives Glioblastoma Stem Cell Differentiation and Invasive Growth”。

论文共同第一作者Baoli Hu博士说，“尽管接受外科手术移除、放疗和化疗等强化治疗，胶质母细胞瘤较差的预后与肿瘤几乎普遍存在的复发相关联。我们的研究表明基于靶向允许胶质母细胞瘤在大脑中侵袭性地重新生长的机制，人们有潜力开发出一种新的治疗策略。”

Hu和他的同事们开发出一种胶质母细胞瘤模型来确定胶质瘤干细胞的位置，其中胶质瘤干细胞像所有的干细胞那样能够变成其他的癌细胞。他们进一步发现基因WNT5A当被激活时允许胶质瘤干细胞发生转变，从而导致浸润性肿瘤生长。

Hu说，“我们发现受到基因WNT5A调节的胶质瘤干细胞变成内皮细胞样细胞（endothelial-like cell）。这些新的被称作GdEC的细胞招募现存的内皮细胞，从而形成一种支持远离原发性肿瘤的浸润性胶质瘤细胞生长的微环境，这经常会导致卫星病灶和疾病复发。”

临床证据揭示出相对于原发性肿瘤，WNT5A在这些卫星病灶和复发的肿瘤中具有更高的表达水平，而且GdEC也具有更高的数量，这就证实WNT5A介导的胶质瘤干细胞分化和胶质瘤细胞在整个大脑中扩散存在关联，从而导致这种癌症非常致命。

这项研究确定WNT5A在胶质瘤干细胞转化为GdEC中发挥着一种关键性的作用。这为开发一种新的治疗胶质母细胞瘤病人的策略提供可能。

近期的临床试验数据表明作为复发性胶质母细胞瘤的一线治疗药物，得到美国FDA批准的药物贝伐单抗（bevacizumab）并不能够通过靶向血管内皮生长因子（VEGF）来让病人获得益处。

Hu说，“我们的初步数据表明贝伐单抗可能增加WNT5A介导的GdEC分化和现存的内皮细胞的招募，而这种招募会给胶质母细胞瘤病人带来未被证实的益处。这种新的策略通过抑制新的肿瘤生长和浸润以及肿瘤复发而应当会改善接受抗VEGF疗法的脑癌患者的治疗结果。”（生物谷 Bioon.com）

本文系生物谷原创编译整理，欢迎转载！点击 获取授权 。更多资讯请下载生物谷app。

Epigenetic Activation of WNT5A Drives Glioblastoma Stem Cell Differentiation and Invasive Growth

Baoli Hu16, Qianghu Wang16, Y. Alan Wang, Sujun Hua, Charles-Etienne Gabriel Sauvé, Derrick Ong, Zheng D. Lan, Qing Chang, Yan Wing Ho, Marta Moreno Monasterio, Xin Lu, Yi Zhong, Jianhua Zhang, Pingna Deng, Zhi Tan, Guocan Wang, Wen-Ting Liao, Lynda J. Corley, Haiyan Yan, Junxia Zhang, Yongping You, Ning Liu, Linbo Cai, Gaetano Finocchiaro, Joanna J. Phillips, Mitchel S. Berger, Denise J. Spring, Jian Hu, Erik P. Sulman, Gregory N. Fuller, Lynda Chin, Roeland G.W. Verhaak, Ronald A. DePinho

doi:10.1016/j.cell.2016.10.039

2016年11月17日讯 /生物谷BIOON/ –美国制药巨头默沙东（Merck & Co）近日在2016年美国肝病研究协会年会（AASLD 2016）上公布了该公司在研的实验性全口服丙肝三联疗法MK-3682B（MK-36822/grazoprevir/ruzasvir，简称：MK3）3个随机开放标签II期研究（C-CREST 1和C-CREST 2的B部分，C-SURGE）的数据。MK3中，MK-3682是一种口服前体药HCV核苷类似物NS5B蛋白酶抑制剂，grazoprevir是一种HCV NS3/4A蛋白酶抑制剂，，elbasvir（MK-8742）和MK-8408均为HCV NS5A复制复合体抑制剂。

来自C-CREST 1研究和C-CREST 2研究的B部分（Part B）数据显示，基因型1和基因型3（GT-1，GT-3）丙肝患者接受为期8周的MK3治疗后取得了非常高的病毒学治愈率（SVR12，即治疗完成后12周的持续病毒学应答）。此外，基因型1、2、3（GT-1，GT-2，GT-3）丙肝患者接受为期12周或16周的MK3治疗后也取得了非常高的病毒学治愈率（SVR12）。

来自C-CREST 1研究和C-CREST 2研究的C部分（Part C）数据以及来自正在开展的C-SURGE研究的中期数据显示，在既往接受实验性或已获批直接作用抗病毒药物治疗失败的丙肝患者中也取得了非常高的持续病毒学应答（分别为：SVR12，SVR8）。

C-CREST 1研究C-CREST 2研究的B部分：

B部分在基因型1、2、3丙肝（有或无肝硬化）患者中开展；研究中，基因型2和基因型3丙肝患者接受MK3（有或无利巴韦林[RBV]）治疗；所有基因型1和基因型2丙肝患者均为初治患者；基因型3丙肝患者中，56%（189/337）为初治，44%（148/337）既往接受过pegIFN/RBV治疗。主要终点是治疗结束后12周的持续病毒学应答（SVR12，即病毒学治愈）。

B部分疗效数据：基因型1、2、3丙肝患者接受三联疗法MK3治疗8周实现SVR12的患者比例分别为95%、86%、95%，接受MK3治疗12周实现SVR12的患者比例分别为99%、97%、97%；基因型2、3丙肝患者接受MK3治疗16周实现SVR12的患者比例分别为100%、96%；在伴有或不伴有肝硬化的丙肝患者中疗效相当。接受MK3治疗12周的基因型1和基因型2丙肝患者中，均未发生病毒学失败。来自C-CREST 1研究和C-CREST 2研究的A部分疗效数据已在2015年的美国肝病研究协会年会（AASLD 2015）上公布。

C-CREST 1研究C-CREST 2研究的C部分：

C部分在既往接受实验性三联疗法（(MK-3682/grazoprevir/ruzasvir或MK-3682/grazoprevir/elbasvir）治疗失败的丙肝患者中开展，调查了MK3+RBV治疗16周的疗效和安全性。该研究中纳入了24例丙肝患者，其中2例基因型1丙肝、14例基因型2丙肝、8例基因型3丙肝。

疗效数据：该研究中，1例患者接受1剂MK3治疗后因药物相关严重不良事件退出研究，而完成治疗的所有患者均实现了SVR12（23/23）。

C-SURGE研究：

C-SURGE研究在既往接受ledipasvir/sofosbuvir（LDV/SOF）或Zepatier（elbasvir+grazoprevir）治疗失败的基因型1丙肝患者中开展，调查了MK3（有或无RBV）的疗效和安全性。研究中，94例患者随机接受MK3(有或无RBV)治疗16周（n=45）或治疗24周（n=49）。16周治疗组中有1例患者在启动治疗前撤出研究。该研究中，最终有93例接受了治疗，其中61%（57/93）之前接受过12周至24周的LDV/SOF治疗，15%（14/93）之前接受过8周的LDV/SOF治疗，24%（22/93）之前接受过12周的Zepatier治疗。大多数患者（84%，78/93）在28、30、31、93号点存在至少一个基线NS5A耐用相关变异（RAV）。

疗效数据：1例患者在接受3剂MK3治疗后撤出研究，来自修正的全分析集（mFAS）中期数据显示，接受MK3+RBV治疗16周的所有患者均实现了SVR8（43/43）；接受MK3治疗24周的全部患者已完成治疗并保持随访，中期数据显示，该组中随访4周和8周时100%患者均实现了SVR4（38/38）和SVR8（30/30）。目前，随访仍在进行，以便评估SVR12。最终数据将在未来召开的医学会议上公布。（基因宝jiyinbao.com）

本文系生物谷原创编译整理，欢迎转载！点击 获取授权 。更多资讯请下载生物谷app。

原始出处：Merck Announces Findings for Investigational Triple-Combination Chronic Hepatitis C Therapy Showing High Rates of Sustained Virologic Response in People with Genotypes 1, 2 or 3 Infection

阿尔茨海默氏病，是当今和未来人类面临的最主要的全球公共健康和社会保健挑战之一。根据《2015年世界阿尔茨海默氏病报告》中的数据，2015年全球阿尔茨海默氏病患者为4680万人，预计在2030年将达到7470万人，2050年更有可能突破1.315亿人。

最近，来自英国伦敦帝国理工学院的一项研究为阿尔茨海默氏病的治疗提供了新的可能。研究人员称，他们的小鼠实验显示基因疗法也许能成功治疗阿尔茨海默氏病。不过，一些专家强调，这一发现是否适用于人类尚需进一步研究。这项研究成果发表在美国《国家科学院学报》上。

基因疗法的新可能

参与此项研究的伦敦帝国理工学院科研人员玛格达莱娜·萨斯特说，他们利用经过改造的慢病毒载体，把一种叫PGC1-α的基因注射入小鼠大脑的记忆区域，这些小鼠刚开始出现阿尔茨海默氏病的早期症状。结果显示，这种疗法阻止了小鼠大脑中β-淀粉样蛋白的积聚，后者被认为会导致脑细胞的死亡，与阿尔茨海默氏病的发病紧密相关。

研究人员说，在利用基因疗法治疗4个月后，这些小鼠大脑中很少有阿尔茨海默氏病标志性的淀粉样斑块。在有关记忆力的任务测试中，这些经过治疗的小鼠与健康小鼠表现得一样出色。此外，它们的大脑记忆区也没有发现脑细胞损失。

萨斯特在一份声明中说：“尽管这些发现还处于非常早期的阶段，但它们显示出基因疗法可能有治疗阿尔茨海默氏病病人的潜力。”萨斯特强调，现在尚有许多难关需要攻克，但“这个概念性验证研究表明这种方式值得进一步探索”。

一些未参与研究的专家说，这项研究有很重要的科学价值，但小鼠不能等同于人，所以应谨慎解读。比如，英国爱丁堡大学认知与神经系统中心临时主任塔拉·斯皮尔斯-琼斯说，这项研究只是基于一种疾病模型的少量小鼠，“这些结果还需要多种模型能够重复，还要攻克许多难关，才能知道这种疗法是否能用于人类患者”。

表现最为明显的两个基因

基因因素对阿尔茨海默氏病的发病有着重要影响。美国哈佛大学医学院“个人基因组计划”老年医学研究负责人、《长寿的基因》一书作者普雷斯顿·埃斯特普告诉《中国科学报》记者，其中有两个基因表现得最为明显，那就是载脂蛋白E（APOE）和淀粉样前体蛋白（app）。

“APOE有三个变体，分别为e2、e3和e4。每个人都会携带两个APOE副本，每一个副本都有可能是上述三个变体中的任意一种形式。也就是说，人体携带APOE副本的可能形式有6种，分别为e2/e2、e2/e3、e2/e4、e3/e3、e3/e4、e4/e4。”埃斯特普介绍说，e3/e4会将个体罹患阿尔茨海默氏病的风险提高两到三倍，e4/e4则会将这种风险提高十倍之多。在美国，携带e4/e4基因副本的人数大约占总人口数的2%，但他们占阿尔茨海默氏病患者总数的15%。但需要注意的是，有一些少数族群，包括非洲后裔，通常免受这一基因变体的负面影响。在世界人口中，携带e3变体的人群是最普遍的。

“APP则是一种广泛存在于全身组织细胞上的单次跨膜蛋白，研究发现，APP的主要功能是保护脑内细胞和组织免受铁元素氧化的损伤。”埃斯特普说，“app的变异是造成阿尔茨海默氏病患者脑内老年斑，也就是β-淀粉样蛋白积聚形成斑块的主要原因。”

埃斯特普解释说，20世纪80年代，科学家在研究唐氏综合征的时候发现了APP。APP位于第21号染色体上，app的三个基因副本会产生过量的淀粉样前蛋白，加速β-淀粉样蛋白斑块的形成。“这也解释了为什么患有唐氏综合征的个体常常在三四十岁就早早地患上了阿尔茨海默氏病。”

基因与环境因素相互作用

埃斯特普强调，饮食和生活方式对这两种基因发生致病作用的影响不容小觑，比如它们与人体内的铁元素的互相作用。

“大脑和神经系统的特定部分对铁元素很敏感。青少年时期，铁元素是促进大脑发育的关键营养元素。然而，在步入成年期后，过量的铁元素可能会导致人的认知能力开始衰退，增加罹患阿尔茨海默氏病、帕金森氏病等大脑和神经系统疾病的风险。”埃斯特普打比方说，“铁元素就像木柴，在可掌控范围内，它能带给我们光明和温暖，但如果失控，就可能会造成野火蔓延。”

“越来越多的研究证据表明，APOE承担着将铁元素运输到大脑的作用。随着铁元素存积增多，APP蛋白也在不断增多，以保护大脑内的细胞和组织。接着，起到清洁作用的特殊细胞就会开始工作。一小部分APP会被剪下丢弃，丢弃的这部分就是β-淀粉样蛋白，也就是形成大脑老年斑的罪魁祸首。起到剪裁作用的酶会在细胞中发挥其他作用，但剪下的APP对人体没有任何意义，甚至可能给人体造成附带损伤。随着β-淀粉样蛋白的积聚，功能性脑细胞就会被杀死和替代。”对于APOE和app这两种基因与铁元素的相互作用过程，埃斯特普做出上述解释。

在埃斯特普看来，这一过程的负面效应起初看起来微不足道，但经过逐年累加，在人到了七八十岁的时候就会显现出来。“对于普通人来说，与运用基因治疗相比，调整环境因素以预防阿尔茨海默氏病的发生更为容易，比如不要过量地摄入铁元素，这是降低罹患阿尔茨海默氏病几率的很好方式。”

虽然控制铁元素的摄入量说起来不难，但埃斯特普也对此表示忧虑。“因为铁元素有着无处不在和莫名其妙的好名声。当你无精打采的时候，人们可能不会建议你去补充睡眠或者改善睡眠质量，但可能会建议你去补充一些铁元素。”埃斯特普无奈地说。

对此，埃斯特普建议，大家应该多去注意食物中的铁元素含量。“对于正常行经的女性来说，18mg的铁元素就能为她们提供100%每日所需的摄入量。对其他成人来说，一般每日8mg的铁元素就能够满足了。”埃斯特普同时也表示，“人们对铁元素的吸收效率存在个体差异。除了注意食物中的铁元素含量、合理控制摄入量，还可以对衡量铁元素的关键生物标记物进行监测，包括血清铁、血清铁蛋白、血红蛋白等。”(生物谷Bioon.com)

冰岛火山区发现的名为“Galdieria sulphuraria”的温泉红藻。

在冰岛首都雷克雅未克附近的一块岩石上，生长着一种名为“Galdieria sulphuraria”的温泉红藻。图中岩石上黄色的是硫磺沉积物，绿色的则是温泉红藻。

生命之树：有时基因会从一根树枝跳到另一根树枝。

绿叶海天牛直接从海藻那里获取了负责修复叶绿体的基因，因此它们也拥有了光合作用的能力。

据国外媒体报道，世界上最顽强的生命形式是什么？科学家们在寻找这一问题答案的过程中，发现了自然界一种“偷”的生存策略。一些生物可以生存于极热、极寒、极酸、极毒的极端环境中，比如美国黄石国家公园沸腾的温泉中的一种水藻，它的生存秘密就是从其它生命形式那里偷来生存的必要基因，而不是从父辈那里遗传。这种“偷基因”的生存策略就是所谓的“水平基因转移”。

世界上最顽强的生命形式是什么？是“不死的小强”吗？蟑螂以及生命顽强而着称，有人甚至相信它们能够在一场核灾难中幸存。水熊可能生命力更为顽强，已有科学证明水熊能够在外太空环境中生存。现在，它们又遇到了另一个竞争对手，一种名为“Galdieria sulphuraria”的温泉红藻可以在美国黄石国家公园沸腾的温泉中生存，这些温泉水来自地底，其中含有大量的砷和重金属，其腐蚀性相当于蓄电池的酸液。那么，这种水藻的生命秘密是什么呢？一个字，偷。它们从其它生命形式那里偷来生存的必要基因。这种生存策略在自然界中可能比我们想像中的要普遍得多。

绝大多数生存于极端环境中的生物都是单细胞微生物，细菌或者古生菌。这些简单、古老的生命形式没有其它动物那么复杂的生物学特征，但是它们的这种简单性也是一种优势：它们能够更好地适应极端条件。数十亿年来，它们躲藏于世界上最不适宜生命存在的环境中，如地层深处、海洋底部、永冻土中或沸腾的温泉中。经过数十亿年的进化，它们的基因已经发展到可以帮助它们对付几乎任何事物。如果有其它更为复杂的生物经过，它们有可能找到一种更为有效的进化捷径，比如，去偷那些能够帮助它们在极端环境中生存的基因。这样它们就不用经过数百万年的艰苦进化，很轻易拥有这些生存能力。

这就是为什么这种温泉红藻拥有顽强生命力的原因。在意大利、俄罗斯、冰岛以及美国黄石国家公园沸腾的硫磺温泉中，能够发现温泉红藻在其中“快乐地生活”。这些沸腾的温泉有的水温高达56摄氏度。虽然在高达100摄氏度的热液中也有发现某种细菌的存在，在海底热液出口处高达110摄氏度的环境中也有少数细菌活动，但是，对于拥有更复杂生命形式的真核细胞生物(包括动物、植物)来说，能够耐56摄氏度的高温已非常了不起。温泉红藻也是一种植物。大多数植物和动物都无法忍耐如此高温。热量会分解蛋白质中的化学键，从而对酶产生破坏性效果。细胞膜也会变薄、破损，进而导致细胞破裂。

更令人震惊的是这种红藻的耐酸性。一些温泉的PH值在0到1之间。酸性物质会干扰细胞内的蛋白质和酶，造成生物体内一些生命必需的化学反应发生混乱。美国俄克拉荷马州立大学生物学家Gerald Schoenknecht介绍说，“其它大多数生命形式都无法忍耐极端的高温和酸度。温泉红藻可以在PH值为0的环境中生存，这相当于在稀释后的蓄电池酸液中生存。其它大多数生物体，甚至细菌都无法在PH值如此低的环境中生存。”温泉红藻生命力强大并不仅仅体现于耐高温和耐酸性。这种红藻可以抵抗住砷、汞等毒性，还可以生存于盐度极高的环境中。对于大多数生命形式来说，这些有毒元素往往是致命的。而在盐度极高的环境中，太多的盐会阻止植物细胞汲取水份，造成植物脱水、枯萎。

此前一般认为，真核生物很少发生“水平基因转移”。

美丽的帝王斑蝶也会偷基因，不过它们是从寄生蜂那里偷来的。

为了找到温泉红藻生命力强大的秘密，美国俄克拉荷马州立大学和德国海因里希-海涅大学科学家对其基因进行解码分析。分析结果令科学家们为之震惊。温泉红藻的超强生存能力并不是遗传自其祖先，而是从其它细菌那里偷来的。这种“基因交换”现象被称为“水平基因转移”。通常，一种生命形式所携带的基因都是遗传自父母，人类这一特征很明显。不过，来自其它完全不同物种的“异类”基因有时也能够很好地融入到自己的DNA中。这一过程在细菌身上很常见。虽然有科学家提出在人类身上也有发生这种现象，但这一提法至今仍有争议。

当外来的DNA融入到新的主体时，它是否就是无所事事呢？答案是否定的。外来的DNA会劫持新主体的生物学系统，促进其产生新的蛋白质，从而帮助新主体拥有新的技能，比如在新的环境中生存的能力。如果这种基因转移发生足够频繁，就有可能将新的主体(生物体)带到全新的进化路线上。

研究人员从温泉红藻身上总共发现了75种基因来自其它的细菌和古生菌。当然，并不是所有的基因都给红藻带来明显的进化优势，甚至一些基因的确切功能目前还不明朗。不过，确实有许多外来基因帮助温泉红藻可以在极端环境中生存。比如，它们拥有与汞和砷等有毒化学物质共存的能力，就是某些偷自细菌的基因的功劳。其中一种基因可以称得上“砷泵”，也就是说它可以帮助红藻有效地将砷等从其细胞中抽走。还有一种偷来的基因，相当于金属运输机，它可以帮助温泉红藻快速排出有毒金属，同时从周围环境中汲取有用的金属元素。有的基因会帮助温泉红藻进行解毒应对汞的毒性。温泉红藻偷来的基因中还有一种可以忍耐高盐度环境。在正常条件下，高盐度环境会吸光细胞所有的水份并杀死细胞。但是，温泉红藻则可以逃脱这种死亡的命运。

温泉红藻究竟又是如何应对极端高温环境的呢？这一现象至今仍然是个谜。科学家们也未能找到特定的基因来解释这一奇特的生物学特征。细菌和古生菌可以生存于极高温环境中，因为它们拥有看起来完全不同的蛋白质和细胞膜。但是，科学家们仍然未能搞清楚温泉红藻到底偷来的是哪种基因，以及基因又是如何发生变化的。现在能够明确的是，这些偷来的基因让温泉红藻拥有了巨大的进化优势。

那么，温泉红藻又是如何偷取如此多的基因的？温泉红藻所生活的环境中有大量的细菌和古生菌，因此温泉偷取的机会很多。科学家不明白的是，DNA究竟是如何从细菌身上转移到完全不同的生物体内的。为了成功进入新的生物体，DNA首先必须要进入细胞中，然而再进入细胞核，最后才能将自己粘接到新主体的基因组上。Gerald Schoenknecht介绍说，“现在最好的猜测就是病毒起到了传送机的作用，将基因物质从细菌和古生菌那里传送到温泉红藻身上。但这只是一个猜测，目前还缺少证据。实际上，进入细胞可能是最艰难的一步。一旦进入细胞中，再进入了细胞核以及融入到细胞核基因组就可能不会有障碍了。”

在其它一些高级生物身上也有发现“偷基因”的现象，大多也是为了保证自己在极端环境中生存。比如，一种名为“Chloromonas brevispina”的雪藻，它们可以在南极的冰天雪地上生存，它们身上携带的某些基因可能就偷自细菌、古生菌及真菌。参差不齐的冰晶可能会刺穿细胞膜，因此生活于极端寒冷气候中的生物必须要找到解决这一问题的方法，其中一种方式就是生成一种冰结合蛋白，可以防止细胞被刺穿。

美国内华达大学科学家詹姆斯-雷蒙德绘制了这种雪藻的基因组并发现，这种冰结合蛋白的基因与细菌、古生菌和真菌的某些基因极为相似。这表明，雪藻就是通过“水平基因转移”的方式获取了在极端寒冷环境中生存的能力。雷蒙德介绍说，“这些基因很明显是极端寒冷环境中生存的必要基因，因为到目前为止在所有与冰相关的藻类身上都发现有这种基因，而在较温暖地带任何一种藻类都没有携带这种基因。”

在真核生物中，也有发生“水平基因转移”现象的案例。在南极海冰中生存的微型甲壳类动物就拥有这种技能。德国基尔大学极地生态研究所科学家雷纳尔-基科介绍说，“我发现，南极一些浮游生物(Stephos longipes)可以在海冰表层的极寒盐水中生存。这种海冰表层的盐水温度可能低于水的凝固点，具体情况要看海水盐度的大小。”为了生存并保证自己不被冻僵，这些浮游生物会生成一种防冻蛋白，可以防止血液不会凝固。这种蛋白在其它的甲壳类动物身上从未发现过，却与海冰藻的蛋白很相似。这表明，这种蛋白是通过“水平基因转移”的方式获得的。

美丽的帝王斑蝶也会偷基因，不过它们是从寄生蜂那里偷来的。小茧蜂会将携带病毒的卵注射到宿主昆虫的体内。携带病毒的DNA会劫持宿主的大脑，将宿主变成僵尸，其实就相当于蜂卵的孵化器。科学家们在帝王斑蝶体内发现了小茧蜂的基因。这些基因让帝王斑蝶拥有更强大的抵抗病毒的能力。

一种被称为“绿叶海天牛”的动物竟然也拥有光合作用的能力。科学家认为，这种现象是由于绿叶海天牛食用了叶绿体造成的，它们食用海藻获取了光合作用的能力。研究表明，绿叶海天牛直接从海藻那里获取了基因。科学家将荧光DNA标记植入到海藻基因组中，这样可以直观地看到基因到了哪里。绿叶海天牛食用了这些海藻后，明显拥有了负责修复叶绿体的基因。

科学家认为，“偷基因”可能是自然界一种非常普遍的进化策略。“虽然物种进化一直在进行，但‘水平基因转移’或将让进化的步伐迈得更大一些。”（生物谷Bioon.com）