基金课题寻找解决细胞生命难题的新路径

　　如果存在抑制癌细胞生长的制动器，那么它在哪里？神经细胞难以再生，神经受损病人或许会终身残疾，如果有能开启神经细胞再生之锁的钥匙，那么它在哪里？人类解决这些生命科学难题的脚步走到了哪里？

　　由北京师范大学生命科学学院副教授梁前进承担的课题，力求探寻一条新路，对这些生命科学中的复杂问题进行一番突击。这项研究也得到国家自然科学基金的连续资助。



　　抓住未解难题的节点

　　“生命科学是研究生命现象的，生命现象最终落实到生命的最基本功能单位——细胞上；而细胞的结构和功能与其基本活动行为——细胞分裂密不可分。”梁前进在11月7日接受《科学时报》采访时说。

　　梁前进介绍说，细胞分裂的一个重要方面是遗传物质要分配到子细胞中。通过把加倍的遗传物质等分到子细胞当中（有丝分裂），细胞可以增多，生物体则表现为长大；通过特殊的遗传物质加倍一次、细胞分裂两次的细胞分裂（减数分裂），生殖细胞得以产生。  

　　“大多数高等生物的细胞分裂形式——有丝分裂，指的是承载遗传物质的染色体要被一个被称为纺锤体的装置，通过‘绳索’（纺锤体微管）牵引分开，以便将遗传物质等分到子细胞当中去。”梁前进说：“所以染色体上要有一个结构与纺锤体相连，要不然‘绳索’就会没有固着的支点，而这个特殊而重要的结构就是着丝粒（着丝粒—动粒复合体），着丝粒外层的动粒结构域就是具体承担染色体与纺锤体微管联系职能的。所以，着丝粒是保障遗传物质等分的一个枢纽性结构。”

        “在研究中，我们发现了一个定位在着丝粒上的新蛋白质，我们推断这可能和纺锤体的形成或染色体的等分有关。实验证明，如果着丝粒上的重要蛋白质有缺陷，细胞的生命活动就会受到较大影响——增殖减缓、死亡或凋亡。所谓细胞凋亡，指的是一种生理性的死亡，是由相关基因发起指令而导致的有程序的死亡。”梁前进补充说：“设法让肿瘤细胞趋于死亡或走向凋亡，是基础细胞生物学和肿瘤医学的重要课题。”  

　　在研究着丝粒蛋白的同时，梁前进的课题小组最近又克隆和分析了两个新的有丝分裂相关蛋白。这是一对值得研究的中心体蛋白。“中心体是什么？”梁前进说：“就是前面谈到的纺锤体微管的组织中心。也就是说，纺锤体微管由中心体发出。”在细胞的有丝分裂期，中心体处于纺锤体的两个极部，中心体数目异常，纺锤体就不可能正常。

　　值得注意的是，两种新的中心体蛋白，一个在细胞分裂期分布于纺锤体沿线，纺锤体形成受阻时仍在中心体定位；另一个恰恰特异地存在于细胞分裂间期的中心体上。就像抓住了一根绳索的两个节点，这一对蛋白功能的揭示必然有利于对细胞增殖问题的探究。

　　经过试验，梁前进的课题小组获得信息：研究这些相关蛋白质的基因在癌细胞和正常细胞中表达水平（基因产生蛋白质的多少）的差异，可能对肿瘤研究有一定价值。  



　　自然选择暗示问题关键

　　梁前进说：“我们在人类细胞、小鼠细胞、螠虫以及果蝇中都发现了新蛋白质或其同源分子。生物进化要适应环境，要能生存下来就要经得起自然选择。如果在长期进化中自然选择保留了一种生物大分子相对不变，那么这个蛋白质往往就是相当重要的。这是一个普遍规律。”

　　“我们之所以能发现这些蛋白质，是因为它们作为抗原，能刺激病人的免疫系统，导致罹患自身免疫疾病的病人血液中存在相应抗体，正像肝炎病人呈现的澳抗阳性那样——本来受保护的蛋白质抗原转移出来，刺激免疫系统引发了抗体的生成。我们用细胞生物学的办法，检验到特定的人类自身免疫血清中具有相关抗体，由此发现了对应的蛋白质抗原。基于抗原抗体反应，用荧光定位的办法，我们在人、小鼠和果蝇等细胞中检测出新的着丝粒蛋白和中心体蛋白的定位。”梁前进说。

        梁前进带领研究组还进行了其他许多有实际意义的实验，进一步证实了相关蛋白质的重要性。他说：“我们在进行神经细胞研究的时候，将大鼠的脑组织进行了细胞培养，使其神经干细胞保持分裂功能并进一步分化。在这种有潜在分裂能力的神经干细胞里，仍然有我们发现的着丝粒蛋白处于着丝粒上。但是当干细胞分裂形成神经细胞的时候，这种蛋白质就不在着丝粒上了，而是脱离了细胞核进入了细胞质。我们因此推断该种蛋白质可能在细胞分裂中起了关键作用，细胞不分裂时它就不起作用或转为其他功能。不仅如此，终末分化的神经细胞，由于终生可能都不会再分裂，该特殊蛋白质可能进而被分解，检测不到了。”



　　未来：尚需进一步研究

　　在神经细胞分化中，新发现的着丝粒蛋白为什么没有马上被降解，而是脱离了着丝粒、细胞核进入了细胞质中，并存在一段时间后才消失呢？

　　“我们推测这种蛋白质有其他功能。就像一个人，如果只有主业而丝毫没有其他一技之长，他的生存就有潜在危机。与生物和细胞进化有关，这种蛋白质除了在染色体的着丝粒上承担与遗传物质规则分离有关的重要职能外，可能还行使其他功能，至于什么功能，则需要进一步研究。但有一点是有意义的，它在分化中的不同类型的细胞内所处的部位、状态不同，我们希望可以将其作为重要标志物，来研究神经细胞或其他细胞的分化。我们知道很多细胞的功能和它的分化状态有关，必须首先确定是否分化，分化到什么阶段，这需要一些标志性的东西。有了这些标志，基础科研和临床医学都可能找到一些便捷方法。”梁前进说。  

　　梁前进举例说：“比如，用特殊蛋白质的抗体作为一个探针检测从人体来的组织，看蛋白抗原在细胞的什么位置、含量多大，就可以为分析病理状况提供直接的指标。又比如，我们想再造神经，就可以分析所要研究的细胞是否具备分化为神经细胞的潜能，因为细胞的分裂和分化不能只看形态，关键还是要看它的功能。我们可以通过这些特殊的标志来揭示功能问题、本质问题。”

　　记者最近获悉，梁前进的相关课题又得到了国家自然科学基金的支持。他说：“在生命科学研究中，不要苛求引发生存与健康灾难的大问题能够一夜间被全面揭穿，而往往只要从侧面击垮它就够了。就像摧毁一座房屋，可以从各个角度抽其梁拽其柱。聪明的科研工作者正是利用这样的机会，不断在科学原野中点燃星星之火。科学研究的进展，可谓东方不亮西方亮，我们有信心在一定的领域内不断发光发热。目前，我们的研究还处于探索阶段，但是，将每个科学家获得的点滴成果集中到一起，意义就非同小可。我虽然能力有限，但会不遗余力地进行探索。”