从南医开始的科研之路:脂蛋白脂酶研究30年

在西方国家和当今中国,平均每人每天要摄入30-50克脂肪(甘油三酯TG)以供全身能量代谢需求。这些TG在肠道被胰脂酶水解成脂肪酸吸收到小肠中,由肠上皮细胞重新酯化成为TG并组装成乳糜微粒,经肠淋巴入血后,将由位于血管内皮的脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase,LPL)水解成脂肪酸和甘油,作为能源为各组织消耗;或到脂肪组织进行重酯化后储存。部份未水解的TG则以乳糜微粒残体脂蛋白的形式,被肝脏直接摄取、利用。LPL是1943年Hahn在给狗静脉注射肝素后,发现餐后乳糜样高脂血能够迅速变清而被发现,当初称为“廓清因子”,随后发现其主要是水解脂蛋白中的TG,便被命名为LPL直到今天(1)。从Hahn的发现到如今70多年了,LPL还一直是生物医学研究的关注点之一。盖因脂肪作为三大营养物质之一,对机体的生理功能极为重要;脂肪代谢紊乱所导致的疾病,更是影响人类健康的重大问题。

我是1979年在南京医学院开始硕士研究生课题时接触到LPL的,后来30多年来从美国路易斯维尔大学、瑞典乌默奥大学、加州大学洛杉矶分校、加拿大温哥华英属哥伦比亚大学15年海外漂泊,直到2001年来到北京大学医学部至今又是13年,LPL居然一直伴随着我的职业生涯。在这30多年中,我从病理生理研究生开始,到生物化学博士,分子生物学博士后,医学遗传学博士后,再到如今生理学及病理生理学教授,分别从病理生理、生物化学、细胞生物学、分子生物学、遗传学等多层面,对LPL和临床疾病的关系,进行了不同角度的研究。三十多年来,我在国内外的各种科学期刊上发表了上百篇研究论文,其中多半都是与LPL相关的,尤其是在北医工作的近十几年中,在这个领域中做出了一些比较有影响的原创性工作,得到了国际上的认可。

一.LPL恰似敲门砖,十五载海外游学又回还

我1979年在南京医学院二年级时,以在校生资格考取了本校病理生理教研室蔡海江教授(当时是副教授)的研究生,进行动脉硬化研究。入学不到半年,蔡老师赴美国NIH进修一年,我则在课余帮助教研室其它老师从事正常人群肝素后血浆LPL活性研究,搞清楚了如何做酶活性检测。经老师们建议并与蔡老师通信联系得到同意(当时中美一封信件往返约需一个半月),我开始了硕士生课题:给家兔喂饲高胆固醇饲料造成动脉硬化,观察肝素后血浆脂酶及心脏和肝脏脂酶的变化;并同时观察一种男用避孕药醋酸棉酚对动脉硬化和脂酶的影响。这个课题顺利完成并通过了答辩,总结的两篇论文“家兔实验性动脉硬化肝素后血浆脂蛋白脂酶和肝脂酶活性的改变”和“醋酸棉酚对家兔实验性动脉粥样硬化的影响”,分别于3年后发表在《中华心血管杂志》(2)和《生殖与避孕》(3)杂志上。由于在课题研究中深深感到当时国内科研条件和水平的落后,自己下决心一定要到西方先进国家学习和进修。蔡教授也积极为我创造机会,每当有海外来访者便让我去接待或当翻译。

有了硕士研究生和后来留校工作期间发表的研究论文,以及参加WHO、托福等英语考试的成绩,我于86年元旦怀揣一百美元以自费公派形式来到了美国路易斯维尔大学医学院消化病实验室,从事灵长类动物肝脏脂蛋白代谢的研究。到了那里才知道,原来美国的实验室也有条件和水平不怎么样的。在那里大多数方法都得靠自己去建立,这可以说是一种很好的锻炼。然而由于美国对应用灵长类动物的限制逐步严格,我们没有完成这样的课题。好在我很快建立了仓鼠的肝灌流方法,发现了仓鼠肝脏分泌的新生脂蛋白与大鼠和小鼠不同,而与人类相似。这个工作是我的第一篇SCI论文,后来发表在91年的《Comp. Biochem. Physiol》上(4)。

在决定离开路易斯维尔时,我在南医的LPL研究经历起了很大的作用。瑞典的著名生物化学家、分离LPL经典方法的创建者Olivecrona教授了解我的情况后,极力动员我读他的博士生,继续从事LPL研究。88年9月份我到了靠近北极圈的瑞典乌默奥大学,那是我首次开始了在西方国家先进实验室的工作和学习。在Olivecrona教授夫妇指导下,我开始了灌流心脏的脂蛋白脂酶分子转运机理及其与肝素的相互作用研究。起初研究并不顺利,将近一年的时间里没有结果。但在改进了心脏灌流取材和免疫沉淀等方法后,使得原计划4年的研究工作在一年多时间里就完成了。在瑞典的三年半时间里,我独立完成和撰写了5篇研究论文,均以第一作者在Am.J. Physiol(3篇)和Biochem. J.(2篇)杂志上发表。《Current Lipidology》编者还撰文介绍了我发明的灌流心脏的同位素脉冲标记-追踪监测和连续活检方法。

1992年在UCLA分子生物研究所的两年多博士后研究使我得到了分子生物学的训练。通过制备不同突变体转染工具细胞株,我观察了LPL不同糖链对分子转运、酶的构相改变活化的影响,并进一步开展了原代细胞的分离和转染研究,同时参加了部分转基因和基因敲除小鼠的工作。这个期间由于种种原因,并没有第一作者的论文发表,但在第64届全美心脏病年会(AHA)上口头报告了部分研究结果。

在接触到当时医学生物学研究的热门领域基因治疗后,我于94年来到加拿大温哥华的英属哥伦比亚大学(UBC)医学遗传系,开始了实验性LPL基因治疗的研究。这是因为该校遗传系的Hayden教授在九十年代初发现了一种LPL基因突变的家猫,其血浆外观和牛奶一样,甘油三酯水平非常高,是当时国际上唯一能够存活的纯合性LPL突变动物模型,每年维持这个家猫种群的费用近30万美元。

我从构建腺病毒载体,到体外培养肝细胞的基因转移、表达分析开始,进行了系统的研究。在经历了许多次失败后,首先成功地在培养细胞、正常和LPL基因敲除小鼠的体内表达了LPL基因,发现有很明显的生物效应,大大增强了血浆脂蛋白TG的清除速率。根据这些结果总结的论文分别发表在《Hum. Gene Ther》(人类基因治疗杂志,《ATVB》(动脉硬化、血栓和血管生物学杂志)和《J.I.M.》(医学研究杂志)等期刊上。在这个基础上,我们开展了对LPL缺陷猫的基因治疗。然而,猫的体内实验比起小鼠来说,难度又要大的多。在每次失败后,我们认真总结、找寻原因,提出解决方案,继续进行试验。在长达4年的时间里,终于取得了满意的结果,LPL缺陷猫牛奶般的血浆变得清澈了。研究论文发表在2000年1月1日的《Hum. Gene Ther》上。

在开展基因治疗的研究中,我无意间发现了一个LPL天然突变基因在应用于基因治疗后,具有非常突出的疗效。在这之前,象LPL缺陷猫那样的纯合子基因敲除小鼠在出生两天后就全部死亡。然而在小鼠出生当天通过体细胞基因突变体转移却能够使大多数纯合子小鼠都活下来,并在成年后表现为严重的高甘油三酯血症(HTG),成为模拟人严重HTG的唯一小动物模型。我们在2005年《ATVB》发表的有关论文被编辑部称为具有非常重要的临床价值。而由加拿大与荷兰合作的随后研究,应用这种突变体在LPL缺陷患者基因治疗中顺利通过了I期和II期临床试验(5),并于2013年2月通过了欧盟的批准,成为西方国家第一个临床基因治疗药物(6)。

而我则为了充分利用这种小鼠模型,决定回到中国开拓不同方面的研究。因为实验动物的应用在西方国家是受到很多限制的,例如当时加拿大实验动物委员会的新规定是不允许从小鼠的眶静脉取血,而研究LPL必须从眼眶取血才能保证在静脉注射肝素后10分钟时间里采集到足够的血样开展相关实验。在北大医学部开始工作后,我利用这个特殊的小鼠模型,申请了教育部长江学者基金和国家自然科学基金委的多个项目,开展了一系列有关严重HTG的研究(见后)。

二.鼠牛“虎”兔:LPL研究的子丑寅卯

在LPL研究中有很有意思的巧合。我是在1996年适逢鼠年完成了小鼠的基因治疗,接下来就开始了对猫的研究。但由于进展不顺利,我们在重新构建载体的同时,开始了LPL缺陷猫的LPL酶替代疗法研究,拟作为基因治疗的对照。由于要应用大量的LPL蛋白,如果从Sigma购买,需要60多万美元。于是我们就根据我瑞典导师的方法,自行从新鲜牛乳中应用肝素亲和层析的方法提取。在1997牛年中将近两个月的时间里,我们每周一次开车到温哥华郊区的奶牛场去,每次带回新鲜采集没有经过巴氏灭菌的8升牛奶,当天就在大型离心机中离心去奶油,把脱脂奶与肝素-琼脂糖珠搅拌孵育过夜,第二天装柱进行盐水梯度洗脱,确定活性所在组分后,再用饱和过硫酸铵沉淀后透析去盐。一个流程大约1周时间,如果不出问题,每次可制备10-20毫克左右。在制备了将近200毫克牛乳LPL后,才顺利地在1997的中国牛年中完成了这些猫的LPL酶替代疗法,第一次在大动物模型中得到了相关数据。

后来高效腺病毒载体构建成功后,于1998年的虎年中完成了LPL缺陷猫的基因治疗。我们把酶替代疗法和基因治疗的结果进行了比较,清楚地表明了LPL基因治疗的优越性,为进一步临床应用奠定了基础。

而卯兔的LPL研究就来的比较晚了。利用家兔血管壁局部表达基因观察对动脉硬化的影响,是当我还在南京读研究生期间就一直想开展的课题,不过那时候还没有成熟的基因转移技术。因此当我在加州大学掌握了腺病毒体细胞基因转移技术后,于94年申报了这个项目,但却因为美国和加拿大的实验动物委员会没有通过,因此一直得不到实施。

直到7年后我回到中国有了从事实验动物的便利,才得以完成了家兔的研究。我指导的第一个博士生在开展小鼠LPL天然突变体研究的同时,进行了家兔动脉壁LPL基因表达对动脉硬化作用的研究。我们当时的预期是动脉壁局部LPL基因的高表达将会促进平滑肌细胞的增生。然而处死动物后并没有发现动脉壁平滑肌增生现象。我的博士生小吴当时就哭了,以为自己不能毕业了。但是我在显微镜下却注意到了动脉内膜下有很多空泡样结构,于是让她重新做油红O染色,结果表明内膜下有很多脂质沉积。我们进行了重复实验,并增加了无活性LPL转基因的对照,证明不仅仅是活性型LPL、就是无活性的LPL分子桥作用也可以促进内膜下脂质沉积。“卯兔”的这个结果后来发表在《Atherosclerosis》杂志上,比预期晚了十年才在中国完成。

三.验证LPL与动脉硬化的假说:18年和30年

生命科学研究者都知道,科学研究是靠假说推动的,即根据现有的信息,进行分析和综合,提出一个假说,再来证明或推翻。由此产生了新理论、新知识。还在南医进行硕士答辩时,我就一直为美国康奈尔大学教授Zilversmit提出的有关LPL和动脉硬化的假说所困惑。因为LPL主要在全身的脂肪和肌肉组织表达,但同时在血管壁和巨噬细胞中也存在。他根据家兔喂饲高胆固醇食物动脉壁中LPL活性增加这样的伴随现象,认为动脉壁的LPL在分解血浆中富含TG脂蛋白后,会导致这些变小的脂蛋白直接进入动脉内膜下蓄积,导致动脉硬化的发生发展(《循环研究》Circ.Res. 1979)。

我在八十年代研究生期间所做的课题,也是家兔喂饲胆固醇饲料观察动脉硬化的病变,但因为当时没有高灵敏度的同位素底物,无法检测动脉壁的LPL活性,因此不知道动脉壁中LPL的变化情况。当然那时更没有免疫印迹和定量PCR方法来检测LPL蛋白和mRNA水平。所以虽然在82年答辩中提出了“肌肉、脂肪组织和动脉壁的脂蛋白脂酶对动脉硬化的发生有相反的作用”这样的假说,却没有证据可以证明。十八年后,英属哥伦比亚大学的博士生Clee提出了类似的假说:“血浆和血管壁的脂蛋白脂酶在动脉粥样硬化的发生过程起着不同的作用”,只是他们通过转基因/基因敲除小鼠的研究,提供了更多的实验证据(J Lipid Res. 2000,41:521-31)。

然而,究竟是全身LPL还是血管壁局部的LPL对动脉硬化的影响更大呢?日本筑波大学山田研究组1999年发表在PNAS的文章上表明,LPL转基因小鼠的动脉硬化明显减少,说明动脉硬化主要受全身LPL状态的影响(7)。但在他们的LPL转基因小鼠体内,血管壁并没有LPL的高表达;LPL增高减轻动脉硬化的结论,只能在全身LPL增高而血管壁LPL不变的条件下才是正确的。

因此,当我们成功地建立了全身和血管壁LPL都缺陷的小鼠模型时,觉得可以对30年前Zilversmit假说进行进一步的验证了。果然,通过对这种小鼠模型两年多的连续观察,发现全身LPL缺乏时,主动脉出现了明显的动脉硬化,而LPL没有改变的对照组则一只动物都没有动脉硬化病变,从而最终从相反的角度,证实了全身性LPL的作用对动脉硬化的影响远远大于血管壁局部LPL的作用。这个成果在30年后同样发表在《循环研究》上(8)。第二年(2009)美国加州大学洛杉矶分校的Young研究组在《ATVB》上发表了和我们相似的工作,在验证了我们学说的同时,表明升高LPL将可以作为一个有效的抗动脉硬化措施应用于临床(9)。

四.LPL缺陷与多器官功能障碍

回到北医后,在开展LPL与动脉硬化关系研究的同时,我们利用LPL基因缺陷的模型,进一步凝练研究方向,寻找新的切入点和突破口。通过广泛的国内外合作,我们确定了以LPL缺陷所致的严重HTG(HTG)造成的多器官功能障碍为方向,以表型分析带动机制探讨,结合临床问题开展转化医学研究。

严重HTG患者的主要临床表现之一是反复发作的急性胰腺炎,而国内外当时都没有一个与患者类似的严重HTG小动物模型。在2004年北京召开的“海内外华裔生理科学家学术大会”上,我们与胰腺生理学专家德国萨兰德大学的 Schulz教授开始了严重HTG胰腺炎机制的合作研究。我们首先证实了这样的小鼠对急性胰腺炎的易感性与人类非常相似。并发现了胰脂酶可分解高浓度乳糜微粒中TG,产生局部高浓度的游离脂肪酸,使腺泡细胞内钙离子浓度增高,产生细胞损伤,从而导致胰腺炎的发生。同时还发现,胰脂酶的催化活性虽然具有促进胰腺炎的作用,但通过蛋白质相互作用,胰脂酶本身能够起到调节钙流的细胞保护作用。这篇论文5年后发表在消化系统权威期刊《Gut》上,奠定了进一步开展HTG与胰腺炎关系研究的基础。

由于一个偶然的机会,我们发现严重HTG小鼠可能存在中枢神经功能障碍。这是一个以往没有被探索过的课题。我们抓住这个契机,通过与中国医科院药物所以及北大神经科学研究所的合作,发现这种小鼠存在明显的学习和记忆功能异常。在进一步对神经结构和致病机理分析中,我们发现了大脑中海马区域突触前小泡以及分子标识物Synaptophysine特异性减少,其主要机理是具有抗氧化作用的脂溶性维生素-维生素E穿过血脑屏障的转运功能障碍,由此导致了大脑、尤其是海马部位的维生素E含量明显降低,从而发生学习和记忆功能的减退。同样通过5年多坚持不懈地探索,这个结果于09年在神经科学的权威期刊《J. Neurosci.》上发表。与此同时,严重HTG影响胰岛素一相分泌导致糖代谢异常的研究也通过与同仁医院内分泌科的合作而完成。而严重HTG导致肾功能损害的机理研究也将在近期总结发表。

根据上述实验结果,我们提出了“严重HTG的氧化脂蛋白残体可导致多种细胞和器官的氧化应激损伤”的假说,并据此设计了一系列新的研究课题。有关LPL的课题研究得到了国家自然科学基金委多个面上、国际合作与重点项目的支持。

五.LPL研究的挫折:猪国庆,猪庆庆和猪晓庆问世记

科学研究从来就不是一帆风顺的。虽然我们在LPL与严重HTG的转化医学研究上取得了一定成绩,但是临床上大多数高脂血症患者都是以轻中度HTG为主要表现。因此,我们在完成了部分LPL研究项目的同时,又选择了LPL活性的一个抑制蛋白-载脂蛋白(Apo)C3增加而表现的轻中度HTG为目标,开展了相应的工作。我们根据转化医学的原理,在制备ApoC3转基因小鼠的同时,还制备了与人类脂代谢更加近似的转基因家兔和小型猪。就在我们获得这些转基因模型的同时,《Science》和《新英格兰医学》上分别刊登了有关人类ApoC3基因多态性对冠心病和脂肪肝易感性不同的报告,这既使得我们提高了对这个ApoC3在疾病中作用的认识,但也同时增加了研究的难度。为了完成相关的实验研究,我们制备了ApoC3高拷贝转基因小鼠,低拷贝转基因小鼠、家兔和小型猪,ApoC3基因敲除小鼠,转基因、基因敲除小鼠和动脉硬化易感的LDL受体敲除的杂交小鼠以及和LPL活性缺乏的GPIHBP1敲除的杂交小鼠,总共7种基因工程小鼠和两种转基因大动物,以期能对这个问题给出明确的答案。目前发现,ApoC3转基因家兔和小型猪发生了中度高甘油三酯血症及相应的脂蛋白清除延缓(10,11),但动脉硬化的研究却因实验时间、场地和费用问题而未能在大动物模型中开展。

更大的失败还在LPL基因敲除猪的课题研究中。应用传统的同源重组打靶技术敲除大型动物的基因,其难度是非常大的,需要结合发明山羊多莉的体细胞动物克隆技术和体细胞打靶技术才有可能。我们和吉林大学畜牧兽医学院在建立了ApoC3转基因猪后,又雄心勃勃地开始了LPL基因敲除猪的工作。在花费了将近6百万元的经费后,终于在2009年的10月1日有3只LPL基因敲除杂合子小型猪,我兴奋地把它们命名为猪国庆,猪晓庆和猪庆庆。但是在庆们成年后准备交配时才发现,这些克隆公猪竟然都是隐睾症,没有精子没有生育能力。迄今为止,我们始终没有得到纯合子的LPL基因敲除小型猪。

六.在LPL研究基础上的扩展:与南医大合作结硕果

此外,临床上HTG多以代谢综合征(肥胖高血脂高血压、胰岛素抵抗)的表现之一而作为代谢性心血管病的基础病变,与肥胖、糖尿病、高血压、脂肪肝共存。为了针对临床问题扩展研究范围,我们于08年开始与澳大利亚南新威尔士大学的杨宏远教授合作,在他通过高通量筛选与脂滴形成有关的酵母突变体发现了一个重要调控基因Seipin的基础上,我们同时制备了脂肪特异性Seipin转基因和条件性基因敲除的多种小鼠模型。我们发现缺乏Seipin基因的小鼠没有脂肪组织,并伴有胰岛素抵抗和脂肪肝,与人类的基因突变非常相似,这个结果在2011年的《Human Molecular Genetics》上发表。但奇怪的是脂肪特异性Seipin转基因小鼠的脂肪组织也减少,后来我们发现了Seipin在脂肪组织中高表达的同时促进了脂肪分解反应,所以脂肪细胞Seipin的缺少或增多均导致脂肪组织减少(《Am J. Physiol. Endocrin & Metab》,2012)。而我们把脂肪组织的Seipin特异性敲除后,可以导致分化后的脂肪组织逐步发生萎缩,表明Seipin除了调控脂肪细胞的生成,还具有维持脂肪细胞分化状态的功能。而在脂肪组织发生进行性萎缩的同时,胰岛素抵抗和脂肪肝相继出现,表明脂肪组织中的Seipin基因功能是调节胰岛素信号和肝脏脂肪代谢的重要因子,该论文2014年发表在糖尿病研究领域最有影响的国际期刊《Diabetes》上。

除了脂肪发育的异常,我们还发现了Seipin的缺陷能够造成完全性雄性不育。我们通过与南医大生殖医学国家重点实验室的沙家豪教授合作,发现了Seipin缺陷时精子发育过程胞-质不分离的畸形现象。在阐明了Seipin对睾丸基因组和脂质组的影响后,协和医院内分泌的肖新华教授提供Seipin缺陷的病人,证实人与小鼠相同的精子缺陷,该研究成果在2014年美国科学院学报(PNAS )发表。

而神经特异性敲除Seipin的小鼠虽然没有学习和记忆的异常,但在与南医大生理学系的陈玲教授研究组的合作中,证实了有明显的情感障碍,且这种障碍能够为罗格列酮逆转。这是对Seipin缺陷病人神经功能障碍的一个新认识,研究论文在2014年具有重要影响的国际遗传学期刊《人类分子遗传学》(Human Molecular Genetics)上发表。

七.前方的路:与南医大共同开创基因工程仓鼠研究的新时代

人类疾病动物模型在生物医学研究中具有极其重要的地位。但长期以来,我国在疾病模型研究方面缺少源头创新、具有自主知识产权和国际先进水平的成果,成为制约我国生物医学研究可持续发展的主要因素之一。

小鼠是广泛应用的人类疾病模式动物。自从三十多年前第一只人类生长激素转基因的基因工程小鼠问世以来,基因工程小鼠已经成为全球应用最为广泛的人类疾病模式动物。一方面是世界范围内已经制备成功了2万多种基因工程小鼠,几乎各种人类疾病都存在相应的小鼠模型;另一方面是小鼠作为体积最小的哺乳类模式动物,其繁育饲养的费用也是最低廉的。

然而由于小鼠和人类在生物学方面的巨大差异,以小鼠作为模式动物所开展的转化医学研究往往与预期结果有很大差别。因此找到一个生物学特点和代谢特点与人类比较接近的模型就尤为重要。猪与非人灵长类虽然与人类在生物学上相似程度很高,但是其基因工程操作的技术难度大,且饲养繁育的经济成本高昂、实验时间冗长,从而大大限制了这些物种作为模式动物尤其是基因工程模式动物在生物医学研究中的应用。

在脂代谢及心血管疾病方面,仓鼠具有多种与大、小鼠不同、但与人类极为相似的代谢特点。并且体积小,繁殖周期短,是极佳的研究脂代谢及心血管疾病的模式动物。然而仓鼠胚胎操作过程中存在二细胞分裂阻滞现象,困扰了研究人员数十年。以至于在当今小鼠、大鼠、家兔、猪、牛、羊、斑马鱼、鸡、鹌鹑、三文鱼、鼹鼠、雪貂甚至猴等数十种大小动物都有转基因模型的现状下,长期、广泛作为人类疾病模型应用的仓鼠却无基因工程模型问世。

我在国内外三十多年的脂代谢的研究中,充分认识到模式动物在医学生物学研究中的重要性:从80年在南医读病理生理硕士时开始以家兔作为动物模型研究LPL开始,到86年初去美国路易斯维尔开展狒狒和仓鼠的肝脏脂代谢研究,在瑞典读博时发明了豚鼠心肌灌流的脉冲标记-连续追踪监测技术,在加州大学洛杉矶分校博后期间学习小鼠基因打靶,去温哥华繁育LPL天然突变猫开展基因治疗。回国的13年中又从仓鼠的腺病毒转基因开始,从事了小鼠条件性基因打靶和转基因家兔和小型猪的脂代谢紊乱模型的构建等一系列相关研究。

直到近5年来,我们在进行上述工作的同时,确定了基因工程仓鼠作为新凝练出的研究方向。通过我们团队前赴后继的不懈努力(有两个博士生没有坚持下去)近4年的努力,在解决了仓鼠受精卵体外发育二细胞阻滞的难题后,我们成功的应用慢病毒受精卵透明带腔隙显微注射的方法,成功制备了世界上唯一的基因工程仓鼠模型。这些仓鼠的皮肤表面和全身多脏器都有明显的绿色荧光,并且可以繁殖出同样带有绿色荧光的后代。绿色荧光蛋白基因已经整合到仓鼠的基因组里,实验证实这些仓鼠并不受荧光物质的影响,与其它仓鼠拥有相同的寿命和繁殖能力。这篇研究论文发表在近期出版的《细胞研究》(Cell Research)期刊上,申请的基因工程仓鼠专利技术也已经在今年5月份公示。

我们创建的仓鼠胚胎培养体系以及基因工程仓鼠制备方法,打开了基因工程仓鼠在生物医学研究中应用的大门。进一步研发有望培育出大量的基因工程仓鼠模型,以弥补基因工程小鼠在心血管疾病及脂代谢研究中的不足,甚至最终有可能取代小鼠,成为主流的基因工程模式动物。美国哈佛大学、乔治亚大学、马里兰大学、加拿大多伦多大学等多个研究机构在获悉我们创建了基因工仓鼠后,纷纷要求共同研发或委托定制不同基因工程仓鼠模型。而南医大校领导陈琪书记在了解这一情况后,及时组织了科研处和实验动物中心负责人和我们举行了研讨会,决定利用南医大在基因工程猴和小型猪方面的国际领先地位,结合国内在基因工程家兔、基因工程鸡、鹌鹑和乌龟、甲鱼等特殊模式动物研究方面的优势力量,以江宁校区新建的实验动物基地为中心,避开国际上高度发达的小鼠、大鼠、斑马鱼、果蝇及线虫等传统基因工程模式动物,另辟蹊径,创建一个具有鲜明中国特色的特种基因工程模式动物大平台,并成立特种基因工程模式动物联盟,着重在心血管疾病、神经系统疾病、肿瘤以及传染性疾病等多基因复杂性疾病研究领域中,开创和引领世界模式动物的新潮流。

七.结语

作为一个生物医学研究者,能对LPL这样一个“古老”的分子持续30多年从国内外开展研究,并在近几年回到北医后得到了一定的发展,我的体会是首先LPL这个分子的确在生物机体中起着重要作用,有明确的病理生理意义;其次是个人受到了有关LPL研究很好的训练。80年代在南医开始LPL研究时虽然技术手段比较粗浅,但在当时国内老一辈科学家严谨的科研风格的言传身教中,给自己科研生涯的发展,奠定了很好的基础。后来国外的导师,都是领域中的佼佼者,如我的博士导师Olivecrona开创了LPL的蛋白质化学研究;UCLA博士后导师Scholtz第一个完成了LPL的分子克隆,UBC博士后导师Hayden发现并证实了第一个LPL基因缺陷患者家系,他们的开创性工作分别发表在Science、PNAS等国际一流期刊上。虽然我没有能直接参与这些开创性工作,但在这几个实验室受到的直接熏陶,让我对LPL研究领域非常熟悉,谁做出了什么重要发现,哪些方法有何种优缺点,自己开展和完成的课题属于什么水平的创新,都心中有数。而且能够在开展有关LPL研究的同时,不断凝练科学问题,积极拓展新的方向。

在当前北京大学“建设世界一流大学”宏伟目标中,我的研究团队正在利用新组建的心血管转基因动物平台,结合系统生物学手段,如第三代深度测序、蛋白质组学、脂质组学技术,期望以脂代谢研究为基础,以新型模式动物基因工程仓鼠为突破口,与培育我的母校南医大共同努力,参与到创建特种基因工程模式动物大平台和特种基因工程模式动物国际联盟的开创性工作中,把代谢性心血管疾病乃至多基因复杂性疾病的研究,推向一个新的高度。


北京大学医学部 心血管研究所

刘国庆