“基因靶向技术”为何折桂？
核心提示： 10月8日，2007年诺贝尔生理学或医学奖分别授予两名美国科学家马里奥·卡佩基、奥利弗·史密斯和一名英国科学家马丁·埃文斯。诺贝尔奖评审委员会的公报说，三位科学家“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面有着一系
10月8日，2007年诺贝尔生理学或医学奖分别授予两名美国科学家马里奥·卡
佩基、奥利弗·史密斯和一名英国科学家马丁·埃文斯。诺贝尔奖评审委员会的公
报说，三位科学家“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面有着一系列突破
性的发现”，为“基因靶向技术”的发展奠定了基础。日前，国内有关专家对他
们的获奖工作进行了解读。
▲“基因靶向”瞄准特定基
所谓“基因靶向技术”，是指利用细胞脱氧核糖核酸（DNA）可与外源性DNA
同源序列发生同源重组的性质，定向改造生物某一基因的技术。借助这一从上个
世纪80年代发展起来的技术，人们得以按照预先设计的方式对生物遗传信息进行
精细改造。
有了“基因靶向”这一强大的武器，人们就可以瞄准某一特定基因，使其失
去活性，进而研究该特定基因的功能。打个比方来说，使用“基因靶向”这个高
精度的瞄准镜，科研人员就能够精确瞄准任何一个基因，并对它进行深入研究。
尽管“基因靶向技术”刚刚诞生20余年，全世界的科研人员已经利用该技术
先后对小鼠的上万个基因进行了精确研究。根据导致人类疾病的各种基因缺陷，
科研人员培育了超过500种存在不同基因变异的小鼠，这些变异小鼠对应的人类
疾病包括心血管疾病、神经病变、糖尿病和癌症等。
诺贝尔奖评审委员会在新闻公报中说：“今年的奖项所涉及的发现引领人们
掌握了一个无比强大的研究武器：小鼠的‘基因靶向技术’研究。它如今已经被
应用在生物医学的所有领域。”并预测说：“从长远看，‘基因靶向技术’将对
人类理解基因功能带来持续而深远的影响，并且不断造福人类。”
▲“基因敲除”致力改变基因
首都医科大学宣武医院细胞治疗中心主任张愚介绍，本年度诺贝尔生理学或
医学奖得主的最大贡献在于，他们创造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式，
把任意改变小鼠基因变为现实，不仅可以研究单个基因在动物体内的功能，而且
为人类攻克某些遗传因素引发的疾病，提供了药物实验的动物模型。
张愚介绍，所谓“基因敲除小鼠”，就是先在小鼠的胚胎干细胞上通过基因
重组的办法进行基因修饰——将胚胎干细胞中的靶向基因改掉，然后将“修饰”
后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合体小鼠。这种嵌合体小鼠长大后，
体内同时存在被“修饰”过的基因和未被“修饰”的基因。如果某些小鼠的生殖
细胞恰巧被“修饰”过了，则它们就会生出基因完全被“修饰”过的小鼠。
张愚认为，这种方法本身就是生物医学领域里一项极具开创性的方法，同时，
由于人类基因与小鼠基因有90%以上的相似性，因此它在理论上具备了用于心脏
病、糖尿病等人类遗传因素引发的疾病研究的可能。
▲攻克基因缺陷疾病
中国科学院动物研究所研究员周琦表示，这次诺贝尔生理学或医学奖获奖者
所做的工作是关于基因重组，其实是一个技术集成的工作，最大的意义在于其对
于研究基因的功能、疾病的模型等开创了一个新的局面，对于研究很多人类的遗
传疾病及确定致病基因提供了技术手段。它能够创造出人类遗传疾病的动物模型，
比如小鼠的胚胎干细胞是研究多种人类遗传疾病的理想模型，在阐明人类疾病的
发生机理方面发挥了至关重要的作用，为相关生物医药的研发做了前期准备。
张愚说，人类囊肿性纤维化病就属于一种单基因遗传性疾病，马里奥·卡佩
基等三位获奖者已经成功地把这种致病的基因突变移植到小鼠身上，培育出了患
囊肿性纤维化病的小鼠，为针对这一疾病治疗研究提供了动物模型，有望在药物
或治疗方法上取得突破。但张愚同时表示，由于科学伦理和技术水平的限制，把
这种方法用于人类胚胎研究尚不能在短期内实现。
▲生物学研究热度不减
张愚上个世纪90年代初在美国留学时，曾聆听过马里奥·卡佩基教授的讲座，
“那个时候他们已经成功地创造了这种方法，十几年过去了，这种方法得到了广
泛应用，已经发展成为生物医学领域的一项标准技术。”
张愚认为，本年度诺贝尔生理学或医学奖授予他们，似乎暗示了诺贝尔奖评
审委员会的一种倾向——“如果能在生物医学研究领域取得重大技术革新，得奖
只是迟早的事”。对此，周琦表示：“我相信生物医学领域肯定是未来诺贝尔生
理学或医学奖的热门方向，比如科学家对再生医学领域的研究肯定会在未来的某
个时间获得诺贝尔奖的青睐。”
周琦还介绍，未来我国在生物医学和再生医学、胚胎干细胞研究方面可能会
有突破，我国已经建立了几个生物技术中心，有几个实验室能做相关的工作。张
愚则指出，目前国内一些科学家已经在生物医学研究领域保持了与国际同步的研
究水平。专家们同时都表示，我国在这一领域的整体研究水平还须提高。
新华社记者 孙闻 吴晶晶
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▲三位获奖者简介
卡佩基 1937年出生在意大利，后获得美国国籍。卡佩基1967年获美国哈佛
大学生物物理学博士学位，他除了在霍华德·休斯医学研究所工作外，还担任犹
他大学人类遗传学和生物学教授。卡佩基因在“基因靶向技术”的研究上做出了
开创性工作而成名。
史密斯 1925年出生在英国，后获得美国国籍。史密斯1951年获得牛津大学
生物化学博士学位，如今在美国北卡罗来纳大学工作。他一开始主要进行胰岛素
的研究工作，后转入分子生物学领域。在约60岁时，他开发出了可关闭活体内特
定基因的技术。史密斯和卡佩基几乎同时对“基因靶向技术”做出了奠基性贡献，
这一技术使得科学家能培育出拥有特定变异基因的小鼠。
埃文斯 1941年出生在英国，1963年从剑桥大学毕业后，进入伦敦大学学院
学习，获得解剖学和胚胎学博士学位。1978年，他返回剑桥大学工作。3年后，他
和同事从小鼠胚胎中第一次成功分离出未分化的胚胎干细胞，这为“基因靶向技
术”提供了施展本领的空间。如今，埃文斯在英国加的夫大学担任哺乳动物遗传
学教授。
▲近年诺贝尔生理学或医学奖得主及主要成就
2006年，美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛。他们发现了核糖核酸（RNA）干扰机制，这一机制已被广泛用作研究基因功能的一种手段，并有望在未来帮助科学家开发出治疗疾病的新疗法。
2005年，澳大利亚科学家巴里·马歇尔和罗宾·沃伦。他们发现了导致人类罹
患胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的罪魁——幽门螺杆菌，革命性地改变了世人对
这些疾病的认识。
2004年，美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克。他们在气味受体和嗅觉
系统组织方式研究中做出贡献，揭示了人类嗅觉系统的奥秘。
2003年，美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德。他们在
核磁共振成像技术上获得关键性发现，这些发现最终导致核磁共振成像仪的出现。
2002年，英国科学家悉尼·布雷内、约翰·苏尔斯顿和美国科学家罗伯特·霍维茨。他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因调节作用做出了重大贡
献。
2001年，美国科学家利兰·哈特韦尔和英国科学家保罗·纳斯、蒂莫西·亨特。他们发现了导致细胞分裂的关键性调节机制，这一发现为研究治疗癌症的新方法开辟了途径。
2000年，瑞典科学家阿尔维德·卡尔松和美国科学家保罗·格林加德、埃里克·坎德尔。他们在研究脑细胞间信号的相互传递方面获得了重要发现。
佩基、奥利弗·史密斯和一名英国科学家马丁·埃文斯。诺贝尔奖评审委员会的公
报说，三位科学家“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面有着一系列突破
性的发现”，为“基因靶向技术”的发展奠定了基础。日前，国内有关专家对他
们的获奖工作进行了解读。
▲“基因靶向”瞄准特定基
所谓“基因靶向技术”，是指利用细胞脱氧核糖核酸（DNA）可与外源性DNA
同源序列发生同源重组的性质，定向改造生物某一基因的技术。借助这一从上个
世纪80年代发展起来的技术，人们得以按照预先设计的方式对生物遗传信息进行
精细改造。
有了“基因靶向”这一强大的武器，人们就可以瞄准某一特定基因，使其失
去活性，进而研究该特定基因的功能。打个比方来说，使用“基因靶向”这个高
精度的瞄准镜，科研人员就能够精确瞄准任何一个基因，并对它进行深入研究。
尽管“基因靶向技术”刚刚诞生20余年，全世界的科研人员已经利用该技术
先后对小鼠的上万个基因进行了精确研究。根据导致人类疾病的各种基因缺陷，
科研人员培育了超过500种存在不同基因变异的小鼠，这些变异小鼠对应的人类
疾病包括心血管疾病、神经病变、糖尿病和癌症等。
诺贝尔奖评审委员会在新闻公报中说：“今年的奖项所涉及的发现引领人们
掌握了一个无比强大的研究武器：小鼠的‘基因靶向技术’研究。它如今已经被
应用在生物医学的所有领域。”并预测说：“从长远看，‘基因靶向技术’将对
人类理解基因功能带来持续而深远的影响，并且不断造福人类。”
▲“基因敲除”致力改变基因
首都医科大学宣武医院细胞治疗中心主任张愚介绍，本年度诺贝尔生理学或
医学奖得主的最大贡献在于，他们创造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式，
把任意改变小鼠基因变为现实，不仅可以研究单个基因在动物体内的功能，而且
为人类攻克某些遗传因素引发的疾病，提供了药物实验的动物模型。
张愚介绍，所谓“基因敲除小鼠”，就是先在小鼠的胚胎干细胞上通过基因
重组的办法进行基因修饰——将胚胎干细胞中的靶向基因改掉，然后将“修饰”
后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合体小鼠。这种嵌合体小鼠长大后，
体内同时存在被“修饰”过的基因和未被“修饰”的基因。如果某些小鼠的生殖
细胞恰巧被“修饰”过了，则它们就会生出基因完全被“修饰”过的小鼠。
张愚认为，这种方法本身就是生物医学领域里一项极具开创性的方法，同时，
由于人类基因与小鼠基因有90%以上的相似性，因此它在理论上具备了用于心脏
病、糖尿病等人类遗传因素引发的疾病研究的可能。
▲攻克基因缺陷疾病
中国科学院动物研究所研究员周琦表示，这次诺贝尔生理学或医学奖获奖者
所做的工作是关于基因重组，其实是一个技术集成的工作，最大的意义在于其对
于研究基因的功能、疾病的模型等开创了一个新的局面，对于研究很多人类的遗
传疾病及确定致病基因提供了技术手段。它能够创造出人类遗传疾病的动物模型，
比如小鼠的胚胎干细胞是研究多种人类遗传疾病的理想模型，在阐明人类疾病的
发生机理方面发挥了至关重要的作用，为相关生物医药的研发做了前期准备。
张愚说，人类囊肿性纤维化病就属于一种单基因遗传性疾病，马里奥·卡佩
基等三位获奖者已经成功地把这种致病的基因突变移植到小鼠身上，培育出了患
囊肿性纤维化病的小鼠，为针对这一疾病治疗研究提供了动物模型，有望在药物
或治疗方法上取得突破。但张愚同时表示，由于科学伦理和技术水平的限制，把
这种方法用于人类胚胎研究尚不能在短期内实现。
▲生物学研究热度不减
张愚上个世纪90年代初在美国留学时，曾聆听过马里奥·卡佩基教授的讲座，
“那个时候他们已经成功地创造了这种方法，十几年过去了，这种方法得到了广
泛应用，已经发展成为生物医学领域的一项标准技术。”
张愚认为，本年度诺贝尔生理学或医学奖授予他们，似乎暗示了诺贝尔奖评
审委员会的一种倾向——“如果能在生物医学研究领域取得重大技术革新，得奖
只是迟早的事”。对此，周琦表示：“我相信生物医学领域肯定是未来诺贝尔生
理学或医学奖的热门方向，比如科学家对再生医学领域的研究肯定会在未来的某
个时间获得诺贝尔奖的青睐。”
周琦还介绍，未来我国在生物医学和再生医学、胚胎干细胞研究方面可能会
有突破，我国已经建立了几个生物技术中心，有几个实验室能做相关的工作。张
愚则指出，目前国内一些科学家已经在生物医学研究领域保持了与国际同步的研
究水平。专家们同时都表示，我国在这一领域的整体研究水平还须提高。
新华社记者 孙闻 吴晶晶
■相关链接
▲三位获奖者简介
卡佩基 1937年出生在意大利，后获得美国国籍。卡佩基1967年获美国哈佛
大学生物物理学博士学位，他除了在霍华德·休斯医学研究所工作外，还担任犹
他大学人类遗传学和生物学教授。卡佩基因在“基因靶向技术”的研究上做出了
开创性工作而成名。
史密斯 1925年出生在英国，后获得美国国籍。史密斯1951年获得牛津大学
生物化学博士学位，如今在美国北卡罗来纳大学工作。他一开始主要进行胰岛素
的研究工作，后转入分子生物学领域。在约60岁时，他开发出了可关闭活体内特
定基因的技术。史密斯和卡佩基几乎同时对“基因靶向技术”做出了奠基性贡献，
这一技术使得科学家能培育出拥有特定变异基因的小鼠。
埃文斯 1941年出生在英国，1963年从剑桥大学毕业后，进入伦敦大学学院
学习，获得解剖学和胚胎学博士学位。1978年，他返回剑桥大学工作。3年后，他
和同事从小鼠胚胎中第一次成功分离出未分化的胚胎干细胞，这为“基因靶向技
术”提供了施展本领的空间。如今，埃文斯在英国加的夫大学担任哺乳动物遗传
学教授。
▲近年诺贝尔生理学或医学奖得主及主要成就
2006年，美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛。他们发现了核糖核酸（RNA）干扰机制，这一机制已被广泛用作研究基因功能的一种手段，并有望在未来帮助科学家开发出治疗疾病的新疗法。
2005年，澳大利亚科学家巴里·马歇尔和罗宾·沃伦。他们发现了导致人类罹
患胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的罪魁——幽门螺杆菌，革命性地改变了世人对
这些疾病的认识。
2004年，美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克。他们在气味受体和嗅觉
系统组织方式研究中做出贡献，揭示了人类嗅觉系统的奥秘。
2003年，美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德。他们在
核磁共振成像技术上获得关键性发现，这些发现最终导致核磁共振成像仪的出现。
2002年，英国科学家悉尼·布雷内、约翰·苏尔斯顿和美国科学家罗伯特·霍维茨。他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因调节作用做出了重大贡
献。
2001年，美国科学家利兰·哈特韦尔和英国科学家保罗·纳斯、蒂莫西·亨特。他们发现了导致细胞分裂的关键性调节机制，这一发现为研究治疗癌症的新方法开辟了途径。
2000年，瑞典科学家阿尔维德·卡尔松和美国科学家保罗·格林加德、埃里克·坎德尔。他们在研究脑细胞间信号的相互传递方面获得了重要发现。
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