「皮卡丘」老鼠：在實驗室發光發熱的轉基因小鼠

只用一隻小鼠就可以觀察炎症發展的全過程？

只需要一批小鼠就可以對腫瘤治療前、治療中、治療後的變化進行實時觀測？

是的，通過一種轉基因實驗小鼠就可以實現，它們體內可以表達一種基於螢光蛋白的「生物傳感器」。早在1997年7月，「發光小鼠」就在日本大阪大學誕生了。大阪大學微生物研究所的岡部勝和伊川正等人，將發光海蜇的發光遺傳基因「GFP」注入到老鼠的受精卵中，從而培育出這種在黑暗中能發光的小鼠。

日本大阪大學培育的「發光小鼠」（圖片來自網絡）

綠色螢光蛋白：「皮卡丘發光小鼠」的「開關」

這種讓小鼠變成真實版「皮卡丘」所用到的關鍵物質叫做綠色螢光蛋白，是當代生物學的重要「標識」工具。2008年，馬丁·查爾菲(Martin Chalfie)、錢永健(Roger Y.Tsien)和下村修(Osamu Shimomura)三名科學家，憑藉在綠色螢光蛋白質(GFP)研究領域取得的重要成就問鼎當年的諾貝爾化學獎。

通過綠色螢光蛋白質，可以幫助科學家了解細胞機制如何工作，科學家只需通過尋找螢光便可知道基因何時以及為什麼「開啟」。這一項重要成就，被康乃狄克學院化學家、《發光基因》作者馬克·齊默(Mark Zimmer)稱之為「21世紀的顯微鏡」。

基於此，通過採用生物發光成像或螢光成像技術，對細胞、細菌、病毒、蛋白、抗體、核酸、小分子藥物分子和納米材料等進行標記，並通過超高靈敏度相機採集其產生的微弱信號，從而了解研究對象在體內的生物學反應和過程，實時觀察動物體內腫瘤的生長及轉移、疾病發生發展過程、材料或藥物在體內的代謝、基因表達等生物學過程。

剛出生的發光小鼠幼崽（圖片來自網絡）

被科學家「盯上」的小白鼠

隨著生物技術的迅猛發展，轉基因動物技術作為生物技術的重要組成部分也取得了飛速發展。轉基因小鼠被廣泛應用於基因表達、蛋白質間相互作用、癌症研究、免疫學研究、幹細胞研究、神經疾病研究、藥物研發與藥效評估等領域。小鼠因其具有其他實驗動物無法比擬的優勢，成為目前最常用的轉基因動物模型之一。那麼，為什麼小白鼠會受到科學家「青睞」？

中國科學院遺傳與發育研究所生物學研究中心高級工程師姜韜在接受記者採訪時表示，實驗動物要考慮的因素大概有：容易飼養，繁殖率高，遺傳上有較高的純和度，代謝類型、生理病理儘量與人類接近等。而小白鼠在這些方面的優勢都很明顯。

除此以外，小白鼠還可以培育出許多特殊品種，比如免疫缺陷的裸鼠或者純種小白鼠，這在其他動物中很難做到。毋庸置疑的是，小白鼠在人類的醫療、遺傳、生物製品等各方面的科學研究中做出了難以替代和不可磨滅的貢獻。

實驗室中的小白鼠（圖片來自網絡）

實驗小鼠「闖關記」

16世紀時，小鼠被少數科學家用於解剖學的研究；19世紀時，孟德爾曾試圖用小鼠毛色來進行遺傳學研究，但因其「異味」重，便將實驗對象更換成了豌豆，之後從豌豆中發現了遺傳學兩大定律。

20世紀初，以威廉姆·厄內斯特·卡斯爾（William Ernest Castle）和呂西安·居埃諾（Lucien Cuénot）等為代表的科學家，開始在小鼠身上驗證孟德爾遺傳定律，他們證實了孟德爾遺傳定律在動物中也是適用的，開啟了哺乳動物遺傳學研究的時代。

20世紀70年代末80年代初，分子生物學的興起將小鼠研究帶入了基因修飾的新時代

1980年，耶魯大學的喬恩·戈登（Jon Gordon）等人通過原核注射受精卵創造了第一隻轉基因小鼠。隨後，馬裡奧·卡佩基（Mario Capecchi）和奧利弗·史密斯（Oliver Smithies）製造出第一批基因敲除小鼠。

在隨後的科學研究中，轉基因動物技術飛速發展，轉基因兔、轉基因豬、轉基因牛、轉基因雞、轉基因魚等陸續育成，並廣泛應用於生物學、醫學、藥學、畜牧學等研究領域，取得了很多有價值的研究成果。（光明網基因科普團隊）

來源： 光明網