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发现熬夜基因,同性恋基因,PCR之父去世

在过去的这个月,生命科学领域有这么四件大事,我认为你需要知道。

1. “治疗心脏病:糖尿病药的新用途”

2019年8月20日,全球知名的制药企业阿斯利康(AstraZeneca)宣布,它们开展的一项名为DAPA-HF的临床试验,取得了重要成功。

这项研究开始于2017年,先后招募了超过4000位受试者加入。目的就是为了检验阿斯利康公司自己生产的糖尿病药物达格列净,能否有效降低心血管疾病恶化甚至死亡的概率。

根据阿斯利康公司的公告,试验取得了积极的结果:这种药物把受试者患心血管疾病的风险,降低了大约1/3。

要说清楚这项研究成果的重要性,我们得先从糖尿病的危害说起。

你可能已经知道,糖尿病是血糖升高引起的疾病。但你可能不知道的是,血糖过高本身并不致命,糖尿病真正的风险在于——血糖长期过高会影响身体器官的功能,引发全身性的并发症。

其中最普遍、最危险的,就是心血管并发症。有接近一半的糖尿病患者最终会死于心力衰竭、心肌梗塞这样的疾病。所以在治疗糖尿病的过程中,降低血糖固然重要,防止这些严重并发症的出现,也是医生们必须要考虑的问题。

但是长期以来,有一个很有意思的现象:虽然很多药物都能降低血糖,但是它们谁也不能有效的预防心血管并发症,甚至还有不少会增加糖尿病病人患心血管疾病的风险。这就让医生们在治疗糖尿病的时候,经常处于两难的境地。

通俗一点说,当我们治疗疾病的时候,目标到底是什么呢?是在短期内纠正某个异常的身体参数,比如血糖?还是提高病人的生活质量、防止某些严重后果,比如心力衰竭这样并发症的出现呢?

一直到最近(2019年9月),这个难题才迎来了重大突破。

2015年,一项大规模临床研究证明:德国勃林格英格翰公司(Boehringer Ingham)开发的降糖药恩格列净,能够将糖尿病人患心血管疾病的风险降低大约1/3。此后,又陆续有几个糖尿病新药被证明有类似的好处。今天我们说的这个最新研究的主角达格列净,就是其中之一。

因为这些发现,全世界糖尿病治疗的规范正在被缓慢的改写。这些既能治标又能治本的药物,获得了越来越高的临床地位。

从名字你就能判断,这次的达格列净和2015年研究中的恩格列净是很类似的。确实,这类名字后面带有“格列净”字样的药物,有着类似的化学结构和作用机理。它们都能干扰肾脏对糖分的吸收,让糖尿病人过多的血糖通过尿液排出体外,达到降低血糖的目的。

我在「得到」课程《给忙碌者的糖尿病医学课》里,着重介绍过这一类药物,感兴趣的话你可以去详细了解下。

你看,这一类“格列净”药物根本不关心人体高血糖的根本原因,仅仅是想了个办法,让糖分更容易从尿液排泄出来而已。粗看起来,这简直像是治标不治本的典范。

但是很有意思,偏偏是这一类看起来“治标不治本”的药物,取得了最好的“治标又治本”的医疗效果——不仅能降低血糖,还能降低糖尿病病人患心血管疾病的风险。

而且,在这次全新的临床研究中,研究者们的目标又前进了一步。他们想试试看,达格列净是不是能在更广泛的人群当中预防心血管疾病呢?

结果证明,达格列净不光能像它的“兄弟”恩格列净一样,降低糖尿病患者患心血管疾病的风险,甚至在没有得糖尿病的、更广泛的人群里,也取得了很好的预防效果。

以此为标志,“格列净”这类药物将要走出糖尿病领域,开拓全新的疾病战场。

说起来,这已经不是降糖药第一次走出糖尿病治疗的范围,造福更多的患者了。著名的糖尿病“神药”二甲双胍,就被陆续挖掘出了很多隐藏技能,包括预防和治疗某些癌症、降低某些女性流产的风险、甚至可能延长寿命等。

人体系统的复杂性和现代医学的艰巨任务,在这里体现得淋漓尽致。

很多时候我们开发出了有用的药物,但是却很难知道它们到底是如何发挥作用的;很多时候针对一种疾病开发的药物,也能用于另一种疾病的治疗;很多时候在某种疾病上失败的药物,却可能是另一种疾病的灵丹妙药……

所有这些时候,只有大规模的人体临床试验,才能告诉我们最值得信任的答案。

2. “熬夜基因”

2019年8月28日,美国加州大学旧金山分校的一群科学家,在著名的神经科学研究杂志《神经元》上发表了一篇论文,报道了一个人类世界中天然存在的基因突变。

这个基因突变,位于人体一个名叫ADRB1的基因内部,携带这个基因突变的人天生就特别能熬夜。他们只需要每天睡4.5个小时,就能保持充沛的精力。相比之下,普通人平均来说需要每晚睡8个多小时才能保证白天不犯困。

请注意,这是同一个实验室发现的第二个人类熬夜基因。早在2009年,加州大学旧金山分校的傅嫈惠教授就发现了第一个人类熬夜基因——DEC2。携带DEC2基因突变的人,平均比普通人少睡1.5小时。而更重要的是,不管是DEC2基因突变,还是这次新发现的ADRB1基因突变,都不会影响人的健康和情绪状态。

这些特别能熬夜的人就好像是从上帝那儿每天偷了几个小时的光阴,而且还能把这个偷时间的本事一代代遗传下去。

你可能会好奇:这些科学家是怎么发现这些人类基因突变的呢?答案其实并不复杂,他们就是把整个人类世界当成了自己的生物标本库和实验室。

我们知道,在父母生育子女的过程中,由于DNA复制错误而出现的基因突变是难以避免的。因此可以说,每个人类个体、每个人类家庭,都携带了这样或那样独特的基因突变。只不过在绝大多数时候,这些基因突变并不会产生任何影响,所以我们关注不到它们。

但是在极少数情况下,这些基因突变可能恰好位于非常重要的基因内部,因此就会让子孙后代变得与众不同——或者是患上罕见的遗传疾病,或者是拥有罕见的天赋技能。而这些抽中了“遗传彩票”的人,自然也就成了生物学家们的研究对象。

熬夜基因的研究也是如此。傅嫈惠实验室长期在人群中寻找那些天生不怎么需要睡觉、特别能熬夜的人。特别是如果有些人整个家族都有这个本事,就说明他们很可能是携带了某个熬夜基因的突变。接下来,再通过大规模的基因测序,对比他们的基因和普通人的基因的不同之处,就能找到这些基因突变。

在十几年的研究中,DEC2基因和ADRB1基因就这样被发掘了出来。这也是人类目前知道的仅有的两个让人少睡觉的基因突变。

顺着这样的思路,你应该能想象:如果我们对人类行为的描述能够更定量、更全面,如果我们对人类基因的检测可以更便宜、更方便,那么也许在未来,我们会挖掘出更多的影响人类行为特点甚至是人格特征的基因突变。

听到这,我猜你可能想问个问题:我上班时间996,晚上还要再玩会儿手机,每天也睡得很少,是不是也是这些熬夜基因在起作用?我可以很有把握地说,应该不是。

因为研究发现,这两个基因突变非常罕见。就拿ADRB1基因突变来说,它在人群当中的分布概率非常低,每2万5千人里才会有那么一个,DEC2基因突变的概率就更低了。所以说,你抽中“遗传彩票”拥有熬夜基因的概率,大概可以忽略不计。

而且更重要的是,这些天赋异禀的人是天然就不需要睡那么多觉。即使睡晚了也不需要闹钟就能早起,睡四五个小时也不需要用咖啡提神醒脑。咱们普通人,羡慕羡慕就好。

3. “同性恋基因”

2019年8月30日,一项超大规模的同性恋研究发表在美国《科学》杂志上。

在这项研究中,来自美国、英国、瑞典等国家的国际研究团队收集了接近50万人的DNA信息,同时询问了每一位参与者是否有过同性之间的性行为。将DNA信息和行为信息比对分析之后,研究团队发现——

一个人会不会发生同性性行为,是先天遗传因素和后天环境因素共同塑造的。遗传因素的贡献较小,最多只占25%,环境因素的贡献相比之下更大,至少也有75%。

或者我在这儿套用一个可能不那么严肃的说法:一个人会不会发生同性性行为,有点像“三分天注定,七分靠打拼”。

当然了,所谓环境因素,你需要把它理解得宽泛一些。从胎儿在子宫里的生存环境,到家庭、学校、工作环境,甚至是某一天在某个餐馆里吃到的某个菜,都属于环境因素的一部分。

在过去,人类科学家已经认识到,同性恋是一种普遍存在于动物世界的现象,可能背后有复杂的生物学解释。在围绕同性恋的讨论当中,特别重要的一个问题是:同性恋到底是先天塑造的,还是后天环境导致的?

这本身除了是一个重要的科学问题之外,还和很多社会问题、文化问题乃至法律问题纠缠不清。在不少时候,科学家甚至会自我设限,尽量不去碰这个有点敏感的话题。

现在,这项有史以来最大规模的同性恋研究,基本可以对这个问题盖棺定论了——也许和所有其他的人类行为一样,同性恋是先天和后天共同影响的结果。

当然,是不是同性恋,和有没有发生过同性性行为,这两个说法还是有一点微妙的差别的。你可能会想到,在某些特别的场合,非同性恋者可能也会出现同性性行为。但是在如此大规模的人群研究中,类似的例外情形应该会被稀释和抹平。

值得一提的是,除了发现同性恋是先天和后天因素共同作用的结果之外,研究者们还发现了五个具体的基因变异,能够影响同性性行为的发生。这个发现,在人类历史上还是第一次。

不过必须得说,这五个基因变异的影响都非常微小。举个例子你就明白了,其中影响最大的那个基因突变,也仅仅会让同性性行为发生的可能性上升0.4%。这就说明,尽管同性恋有确定的遗传因素影响,但是这些影响却不太可能是少数几个基因的作用,同性恋应该是由成百上千个基因变异,再叠加各种复杂的环境因素共同影响的结果。

对于同性恋平权运动来说,这应该是个好消息。因为这就意味着,很可能理论上我们就无法通过基因检测,来预测谁是同性恋;也无法通过基因编辑这样的技术,人为的强行改变一个人的性取向。

4. “PCR之父去世”

2019年8月7日,著名的美国生物学家、PCR技术的发明人——凯利·穆利斯(Kary Mullis)在美国加州的家中去世,享年74岁。他给世人留下了一项注定要改变整个人类世界的生物技术——PCR技术。

你可能并不熟悉穆利斯本人,也没听说过他发明的PCR技术,但是我想你肯定知道:

刑侦专家可以通过比较DNA样本确定犯罪嫌疑人;孕妇可以通过无创产前诊断,筛查胎儿是不是有遗传疾病;癌症患者可以做精细的癌症分型,帮助自己选择合适的靶向药物;科学家们在试图用猛犸象的冰冻尸体,克隆猛犸象;甚至只需要付几十块钱,基因测序公司就能通过你的唾液分析出你父亲母亲家族的来源……

所有这些时髦的生物技术的背后,都站着PCR技术这个巨人,它是当之无愧的“现代生物技术之母”。所以有国外媒体甚至说:穆利斯把整个生物学划分为两个时代——前PCR时代和后PCR时代。

你可能好奇,PCR是个什么技术呢?其实,PCR的全称是聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction)。简单来说,就是一种能够把极微量的DNA迅速1变2、2变4、4变8这样指数级扩增的技术。

这项技术真的非常有用,非常了不起。因为不管是研究犯罪现场的几滴血液,还是研究肿瘤切片里的几个细胞,科学家们面临的头等难题就是——这些样品里的DNA实在是太稀少了。因为我们知道,一个细胞里只有一份完整的DNA,只占细胞重量的千分之一不到。

所以不管是想要分析、比较DNA的分子序列,还是需要提取、转移DNA进入别的细胞,首先就需要把这一份非常珍贵的DNA,忠实的复制出一大堆来。而这,就需要PCR技术。

说到这里,相信你就可以理解PCR技术和穆利斯本人的重要性了。

除了科学发现,穆利斯经常被人提起的,还有他让人爱恨交加、特立独行的个性。他吸毒成瘾,私生活混乱,作为科学家,却公开声称HIV病毒不会引起艾滋病,甚至怀疑全球变暖是环保主义者的阴谋……这些都可以说是他人生的污点。

但是怎么说呢?等这一切混乱被时间遗忘,他发明的PCR技术还将万古长存。

这就是本月的巡山报告。一个月后,我继续为你巡山。

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