如果選出病毒學(xué)領(lǐng)域最偉大的技術(shù),反向遺傳學(xué)應(yīng)該當(dāng)之無愧!大多數(shù)病毒,若想深入研究其機(jī)理,通?;乇懿涣朔聪蜻z傳。反向遺傳學(xué)這個(gè)概念實(shí)質(zhì)上是針對于傳統(tǒng)遺傳學(xué)而言的。用我博士舍友劉佳旭的話說,那就是:傳統(tǒng)遺傳學(xué)是“通過表現(xiàn)型研究基因型”;反向遺傳學(xué)是“通過基因型研究表現(xiàn)型”。
舉個(gè)兩個(gè)經(jīng)典的例子吧。牽牛花的顏色有紫色和白色,通過基因測序發(fā)現(xiàn),兩者的其他基因都一樣,唯獨(dú)某段基因存在差異。這就是典型的“通過表現(xiàn)型(顏色)研究基因型”。反向遺傳的例子也有很多,轉(zhuǎn)基因小鼠就是很好的例子。通過改造小鼠胚胎的基因,例如敲掉小鼠的某個(gè)免疫基因,然后將改造過的胚胎移植到母鼠子宮,讓母鼠生出一窩免疫缺陷型的小鼠,這就是典型的“通過基因型研究表現(xiàn)型(免疫缺陷)”。
以上是反向遺傳學(xué)和傳統(tǒng)遺傳學(xué)的差異。就病毒學(xué)而言,反向遺傳是分子病毒學(xué)最最重要的技術(shù)。大概在上世紀(jì)70年代吧(具體我記不清了),科學(xué)家將一個(gè)病毒質(zhì)粒注射到小鼠體內(nèi),發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒可以在小鼠體內(nèi)表達(dá)蛋白,同時(shí)質(zhì)??梢宰孕袕?fù)制,隨之蛋白和質(zhì)粒便包裝成了活病毒,就這樣,通過一個(gè)質(zhì)粒就可以活生生的把病毒造出來,這就是最早的病毒反向遺傳學(xué)的報(bào)道。
病毒的反向遺傳學(xué)用更通俗易懂的話概括,本質(zhì)就是人造病毒,只不過我們可以按照自己的意愿去造病毒。病毒反向遺傳離不開分子生物學(xué)的發(fā)展,上世紀(jì)90年代,伴隨著PCR等分子生物學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,病毒反向遺傳學(xué)也隨之快速發(fā)展。至目前,常見的病毒科,皆完成了反向遺傳平臺的構(gòu)建工作,如正粘病毒、副粘病毒、黃病毒、小RNA病毒、套式病毒等等。甚至是呼腸孤病毒這么復(fù)雜的RNA病毒,病毒拯救也不再困難。
說的這里,有個(gè)概念:拯救(rescue)?,F(xiàn)在也無從考證是誰第一個(gè)將rescue翻譯為拯救,但是這么多年大家一直把“造病毒”的過程稱之為拯救。我查了Webster大辭典,關(guān)于rescue的解釋,大概有兩種含義:第一種就是大家最熟悉的rescue(拯救)含義,例如拯救人質(zhì);第二種含義是Recovery,可以翻譯成恢復(fù)或復(fù)活。很明顯,在病毒反向遺傳領(lǐng)域的rescue應(yīng)該翻譯為復(fù)活,病毒被復(fù)活,而不是病毒被拯救!錯(cuò)誤的概念被重復(fù)一萬遍,就是真理,這也是這么多年,大家習(xí)慣用“拯救”的原因了。
最后討論一下,病毒反向遺傳廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域,病毒載體候選疫苗的構(gòu)建。既然反向遺傳是“基因型到表現(xiàn)型”的研究,那么我們就可以將保護(hù)性抗原基因插入至病毒的基因組cDNA clone,構(gòu)建一個(gè)重組cDNA clone,然后將其轉(zhuǎn)染至細(xì)胞以拯救重組病毒。重組病毒被拯救之后,因?yàn)槠鋽y帶有外源基因,因此可在動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)該外源基因,并誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。
最近陳薇院士構(gòu)建的新冠肺炎載體疫苗,就是基于此原理構(gòu)建的。我猜測一下吧,因?yàn)槲抑皇强葱侣剤?bào)道,具體她們團(tuán)隊(duì)所用的方法學(xué)我也不知道,因此我只是猜測一下她們的構(gòu)建思路。應(yīng)該就是將新冠肺炎病毒的S基因序列全長(或截短)插入至腺病毒線性DNA基因組,然后轉(zhuǎn)染細(xì)胞,拯救重組病毒,接著招募志愿者驗(yàn)證疫苗效力。腺病毒反向遺傳方法學(xué)不難,比起某些RNA病毒的拯救要容易的多得多。
就寫這么多吧!反向遺傳,還是挺好玩的。2020-3-24
F. Liu