microRNA精確攻擊基因武器呼之欲出

microRNA精確攻擊基因武器呼之欲出　　

易 里　　

南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院和江蘇MicRNA生物學(xué)與生物技術(shù)工程研究中心等單位的研究人員發(fā)現(xiàn)，植物的微小核糖核酸（microRNA）可以通過日常食物攝取的方式進(jìn)入人體血液和組織器官。并且，一旦進(jìn)入體內(nèi)，它們將通過調(diào)控人體內(nèi)靶基因表達(dá)的方式影響人體的生理功能，進(jìn)而發(fā)揮生物學(xué)作用。 　　

這一發(fā)現(xiàn)不僅豐富了人類對RNA的認(rèn)識，同時(shí)，也使具有精確攻擊能力的基因武器研究進(jìn)入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程實(shí)施階段?！　?/p>

一、microRNA基因武器的攻擊原理　　

微小核糖核酸（microRNA）是一類長約19至24個(gè)核苷酸的非編碼小分子RNA，它通過與靶基因的信使RNA（mRNA）結(jié)合的方式抑制相應(yīng)的蛋白質(zhì)翻譯。這一分子生物學(xué)過程就是微小核糖核酸可以作為基因武器的理論依據(jù)和攻擊原理?！　?/p>

為了讓不具備分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識的人也能更好地理解這種攻擊原理，在這里我們有必要簡單普及一下關(guān)于DNA、RNA和蛋白質(zhì)的基本知識?！　?/p>

核酸是一個(gè)多聚體。它的基本組成單元是核苷酸。核苷酸由一個(gè)核糖（五碳糖）、一個(gè)（環(huán)狀含氮）堿基和一個(gè)磷酸根組成。多個(gè)基本單元聚合起來就是核糖核酸，簡稱核酸?！　?/p>

核酸有兩種，一種是脫氧核糖核酸（DNA），一種是核糖核酸（RNA）。二者的區(qū)別是：DNA中的五碳糖少一個(gè)氧原子，叫脫氧核糖，RNA中的五碳糖沒有失去氧原子，就叫核糖；DNA中的堿基有A、T、G、C四種，而RNA中的堿基是A、U、G、C四種，二者僅有T和U的不同；DNA是雙鏈的（雙螺旋結(jié)構(gòu)），RNA通常以單鏈形式存在?！　?/p>

DNA是很長的雙鏈大分子。它的一級結(jié)構(gòu)就象一個(gè)很長很長的“梯子”：梯子兩邊的長“木棒”（鏈）由脫氧核糖和磷酸根交替連接而成。梯子的橫檔則由兩種堿基對接而成。堿基對接受“賈格夫定則”規(guī)定：即A只能跟T對接（組成橫檔），G只能跟C對接（組成橫檔）。這樣，DNA就成了如圖所示的模樣。跟DNA相比，RNA則只有半邊梯子，另外還有核糖和堿基U的差別。 　　

所謂基因，實(shí)際上就是DNA的一個(gè)片斷。長度一般為800到1500個(gè)堿基對（梯子的橫檔）。我們已經(jīng)知道，DNA總共只有四種不同的堿基差異，那么，四種堿基如何能承載生物界和生物體內(nèi)巨量的遺傳信息呢？這就涉及到DNA的遺傳信息貯藏問題。　　

前人研究發(fā)現(xiàn)，DNA以一條單鏈上的三個(gè)連續(xù)堿基（如AAG）決定一種氨基酸（如賴氨酸）的方式貯存遺傳信息。為此，我們把三個(gè)連續(xù)堿基作為一個(gè)密碼子，稱為“三連體密碼”。四種堿基任意排列，就有64種不同的組合（密碼子）。然而，自然界組成蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種，64種密碼子又是如何與20種氨基酸對應(yīng)的呢？前人的研究表明，64種密碼子中，有些密碼子可以對應(yīng)同一種氨基酸（同義密碼子），還有UAA、UAG、UGA三種密碼子沒有氨基酸與之對應(yīng)，而僅僅只是一種轉(zhuǎn)錄終止信號。這樣，20種氨基酸與64種密碼子就各歸其位了（如表所示）。

雖然橫檔上的堿基對接受到賈格夫定則的嚴(yán)格規(guī)定，但從整個(gè)生物界來說，DNA梯子縱向的堿基排列順序是不受限制的，再加上三個(gè)連續(xù)堿基決定一種氨基酸，這樣， DNA中盡管只有四種堿基，但仍然足以承載生物界的巨量遺傳信息?！　?/p>

那么基因又是如何發(fā)揮作用的呢？最早的理論認(rèn)為“一個(gè)基因決定一種酶”。所謂酶，就是具有催化功能的蛋白質(zhì)。因此，基因最終是通過酶（蛋白質(zhì)）起作用的。然而，基因又是如何轉(zhuǎn)化成酶（蛋白質(zhì)）的？　　

由基因到蛋白質(zhì)的過程，首先需要進(jìn)行遺傳信息的“轉(zhuǎn)錄”。所謂轉(zhuǎn)錄，就是把DNA的一條單鏈上有意義的密碼子信息“轉(zhuǎn)抄”下來，存貯在mRNA上，這個(gè)mRNA就叫信使RNA或模板RNA，實(shí)際上相當(dāng)于蛋白質(zhì)合成時(shí)的施工圖紙（如圖）。轉(zhuǎn)錄完成后，再由另外一種tRNA按照mRNA上所示的三聯(lián)體密碼順序依次搬運(yùn)相應(yīng)的氨基酸在核糖體上組裝連接成蛋白質(zhì)。這個(gè)過程叫做“翻譯”。由基因轉(zhuǎn)錄到翻譯合成蛋白質(zhì)的整個(gè)過程就是所謂的基因表達(dá)。不同基因由于所含密碼子不同，因而，它們表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的氨基酸組成種類、數(shù)目和排列順序也不相同，因而蛋白質(zhì)的功能也不相同。 　　

某些基因表達(dá)的蛋白質(zhì)成為組蛋白，某些基因表達(dá)的蛋白質(zhì)只起調(diào)節(jié)作用，另外一些基因表達(dá)的蛋白質(zhì)經(jīng)過修飾成為酶而催化生物化學(xué)反應(yīng)，還有一些基因僅僅完成轉(zhuǎn)錄過程，不進(jìn)行蛋白質(zhì)翻譯。這就是基因作用的本質(zhì)?！　?/p>

我們已經(jīng)知道，mRNA是單鏈的，如果細(xì)胞中同時(shí)存在一段與mRNA堿基排列順序相反的一段單鏈的RNA（反義RNA），那么，這段反義RNA就會(huì)按照堿基對接原則（這里是A與U對接）與mRNA相互吸引而成為雙鏈RNA。這種變化，形象地說，相當(dāng)于原來正常的mRNA被另外一段反義RNA“抱住”了，“抱住”的后果就是再也無法進(jìn)行“翻譯”而完成蛋白質(zhì)的合成，從而會(huì)造成后續(xù)一系列生化生理過程受阻。因此，RNA對靶基因的攻擊正是以“抱住”的方式進(jìn)行的?！　?/p>

當(dāng)然，要讓某種RNA能夠完成對靶基因的攻擊任務(wù)，還必須要求這種RNA能夠順利地侵入靶基因所在的組織細(xì)胞。南京大學(xué)的研究表明，植物中的微小核糖核酸可能通過食物攝取的方式進(jìn)入人體。這就告訴我們，把微小核糖核酸作為基因武器，不存“發(fā)射”問題。研制微小核糖核酸基因武器沒有理論和技術(shù)障礙。　　

二、基因武器設(shè)計(jì)　　

1．基因武器設(shè)計(jì)的前提條件　　

戰(zhàn)爭往往是國家、民族之間的殺伐。戰(zhàn)爭的一方要用基因武器消滅對方保存自己，其基因武器的設(shè)計(jì)就必須針對對方人群的特征基因，否則會(huì)造成同歸于盡的可怕后果。因此，充分了解對方的特征基因序列是基因武器設(shè)計(jì)的必要前提?！　?/p>

人類基因組測序早已完成，2001年公布了人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果。人類基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和基因功能等方面研究的相繼深入展開，為有心制造基因武器和準(zhǔn)備發(fā)動(dòng)基因武器戰(zhàn)爭的國家“偵查”其他種族的特征基因提供了有利條件。估計(jì)，不同民族的特征基因或許正在秘密尋找和比對研究之中。目標(biāo)人群的特征基因一旦確定，具有精確攻擊能力的基因武器研究就可立即展開?！　?/p>

2．彈頭設(shè)計(jì)　　

所謂彈頭，就是針對靶標(biāo)基因的特定DNA序列。這個(gè)序列要求能夠在食品生物體中轉(zhuǎn)錄出一段可以有效“抱住”目標(biāo)人群的特定mRNA的微小核糖核酸。彈頭DNA的設(shè)計(jì)包括轉(zhuǎn)錄序列（轉(zhuǎn)錄出微小RNA），也包括啟動(dòng)子在內(nèi)的其他基因結(jié)構(gòu)部件。由于微小核糖核酸只需要十幾到二十幾個(gè)核苷酸，因此，不僅轉(zhuǎn)錄序列設(shè)計(jì)簡單，而且，人工合成也很容易?！　?/p>

就整個(gè)“彈體”而言，啟動(dòng)子的選擇設(shè)計(jì)也十分關(guān)鍵，它不僅決定轉(zhuǎn)錄序列能否有效轉(zhuǎn)錄，而且還與戰(zhàn)術(shù)要求有關(guān)——如彈頭基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)的時(shí)間、轉(zhuǎn)錄表達(dá)部位以及轉(zhuǎn)錄表達(dá)的強(qiáng)度?！　?/p>

3．發(fā)射工具的選擇　　

這里所說的發(fā)射工具不是指“轉(zhuǎn)移基因”所需要的質(zhì)?；虿《?，而是物指承載這種彈頭的某種生物，具體說來，就是農(nóng)作物、蔬菜、水果等可食生物。究竟應(yīng)該選擇何種生物作“子彈”發(fā)射的工具，是由實(shí)施基因武器戰(zhàn)爭的目的和戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)決定的?！　?/p>

4．基因戰(zhàn)爭的目的和戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)　　

基因戰(zhàn)爭的目的有兩種：一是肉體消滅。為了從肉體上消滅對方，可根據(jù)目標(biāo)人群的飲食習(xí)慣選擇不同的作物或動(dòng)物。二是商業(yè)目的。為了獲取商業(yè)利益，設(shè)計(jì)的基因武器只能使對方“發(fā)病”，同時(shí)還必須針對“病因”設(shè)計(jì)相應(yīng)的“解藥”。“解藥”的設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)出針對微小核糖核酸“彈頭”的反義微小核糖核酸，如果“致病”基因武器以一種農(nóng)作物為“發(fā)射”工具時(shí)，“解藥”則可用另外一種作物作為“發(fā)射”工具，也可直接制成反義微小核糖核酸口服藥劑?！　?/p>

如果要達(dá)到肉體消滅對方的目的，基因武器設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循既不立即致人死亡，又不容易被對方檢測發(fā)現(xiàn)的原則，否則達(dá)不到消滅對方的目的。　　

不立即致人死亡有兩種方式。一是作為彈頭的微小核糖核酸的轉(zhuǎn)錄量要恰到好處。目的是讓進(jìn)入人體的微小核糖核酸只適當(dāng)控制人體靶基因的表達(dá)量而又不讓其完全沉默。二是靶基因遭到攻擊后表面上并不明顯致病，而只是造成諸如性腺發(fā)育不良、性細(xì)胞成熟受阻等慢性、隱性生理功能障礙，從而達(dá)到讓目標(biāo)人群緩慢死亡或喪失生殖功能的目的?！　?/p>

另外，要讓自己的基因武器不被對方檢測發(fā)現(xiàn)，除了要遵循不立即致人死亡的原則以外，使用的啟動(dòng)子要盡可能采用作物本身具有的啟動(dòng)子?！　?/p>

三、基因武器戰(zhàn)爭的特點(diǎn)　　

與傳統(tǒng)戰(zhàn)爭相比，基因武器戰(zhàn)爭是一種全新的戰(zhàn)爭形態(tài)，它具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：　　

一是隱蔽性強(qiáng)?；蛭淦鲬?zhàn)爭沒有戰(zhàn)場、沒有硝煙，沒有兩軍對壘，更不需要雷達(dá)和預(yù)警機(jī)。特別是隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的不斷成熟，轉(zhuǎn)基因所用載體和基因轉(zhuǎn)移方法日趨豐富多樣，鑒定一種生物是不是轉(zhuǎn)基因生物會(huì)變得越來越困難。戰(zhàn)爭被謊言包裝成美麗的神話，“子彈”在食品中悄悄“炸響”，因而具有極強(qiáng)的隱蔽性；　　

二是威力巨大。原子彈的威力固然大得嚇人，廣闊的國士仍然有可能讓一些人僥幸逃生，而隱藏在日常食品中的無形武器則根本不可讓你幻想在戰(zhàn)爭之后留下活口，因?yàn)槊鳂屢锥?，“暗箭”難防；　　

三是預(yù)防和阻止困難。至少在現(xiàn)階段，預(yù)防和阻止基因武器戰(zhàn)爭是十分困難的，因?yàn)閷⑥D(zhuǎn)基因技術(shù)用于戰(zhàn)爭的罪惡企圖不僅有可能在“提高糧食產(chǎn)量、保障糧食安全”的“高科技手段”的神圣外衣保護(hù)下安全萌生，而且基因武器戰(zhàn)爭亦會(huì)在經(jīng)濟(jì)全球化的貿(mào)易規(guī)則和資本的聯(lián)合推動(dòng)下得以迅速順利的實(shí)施?！　?/p>

總之，人類扮演上帝的時(shí)代已經(jīng)到來，科學(xué)正在顯露出猙獰的面貌。時(shí)間終將證明，對人類自身而言，轉(zhuǎn)基因技術(shù)決不是福音，而是災(zāi)難。從這個(gè)意義上說，轉(zhuǎn)基因食品或許正是人類為自己準(zhǔn)備的“最后的晚餐”。

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