夏有為

(《實驗室研究與探索》編輯部， 上海 200030)

·校長·名人訪談·

遺傳學研究離不開實驗(三）
——訪中國工程院院士、上海交大醫(yī)學院曾溢滔教授

夏有為

(《實驗室研究與探索》編輯部， 上海 200030)

曾溢滔院士

文章首先結(jié)合醫(yī)學遺傳學的研究介紹了科學研究要解決的三個方面的問題，指出醫(yī)學遺傳學研究離不開實驗，離不開實驗室。接著提出實驗室的建設要有明確的定位和任務。要注意科學實驗設計的三個要素；要以創(chuàng)新思維來建設實驗室。最后提出科學與藝術(shù)的融合關(guān)系。

實驗； 遺傳學； 醫(yī)學; 科學研究； 實驗室建設

6 需要強調(diào)的兩個傾向性問題

夏：在實驗室建設與培養(yǎng)人才方面還應該注意些什么？

曾：我覺得有兩個問題值得重視。

6.1 要了解歷史，善于觀察

科學總是在前人的基礎上繼承和發(fā)揚創(chuàng)新的?，F(xiàn)在很多年輕人不懂歷史，不看教科書，只會對著電腦查閱近幾年的文獻，那是不行的。要知道這些教科書，它記載的是前人多少年經(jīng)驗的總結(jié)。最近我出席了中國工程院的一個婦幼論壇，我在論壇上作了一個題為《談談遺傳病》的報告。就講到在遺傳學歷史上有幾項具有里程碑意義的工作都是由華人在簡陋條件下偶然發(fā)現(xiàn)的。通過介紹這些事例，我強調(diào)在實踐中不能夠放過對任何一個現(xiàn)象的觀察和分析。

剛才我講的那個鑒定非洲國留學生血紅蛋白病的故事，我們的實驗是這樣做的：病人的血紅蛋白經(jīng)胰酶消化后，進行高壓電泳分離，這需要把血紅蛋白消化樣品點加在電泳濾紙上。按照文獻介紹，起碼要重復點加樣品10多次，但電泳的結(jié)果老分離不開來。那天，讀小學的女兒曾凡一放學到實驗室也幫著點樣，一不小心把一滴樣品點在外邊，電泳分離的結(jié)果十分理想，就是她這一點點到外面就把問題解決了，你說意外嗎？偶然嗎？奧妙就是這么發(fā)現(xiàn)的。什么道理？原來我們的胰酶消化血紅蛋白的實驗效率非常高，消化樣品如按文獻點加10幾次就太濃太多了，斑點也就無法分離開來。這個經(jīng)歷也讓我們深刻體會到，不要放過任何一個偶然的現(xiàn)象，要認真觀察，深入分析。

6.2 要重視學科交叉，培養(yǎng)綜合思維能力

(1) 學科交叉符合科學發(fā)展規(guī)律

學科交叉是什么意思呢？現(xiàn)在我們高校劃分的專業(yè)越來越細。過去理科就是物理、化學、數(shù)學、生物，就是數(shù)理化、天地生。這是按照物質(zhì)運動規(guī)律設立的?，F(xiàn)在不是按照學科發(fā)展的規(guī)律來分，而往往是一個課題甚至一項任務就設一個專業(yè)，這對學科的發(fā)展和學生的培養(yǎng)，是很不利的。這樣培養(yǎng)出來的學生，往往知識面不廣，基礎不扎實，就會鉆到牛角尖上面，看問題就不全面。碰到一個新問題，他不能用合理的哲學的思維方法去解決。好比我們西醫(yī)和中醫(yī)對診療疾病的區(qū)別，中醫(yī)講究綜合，綜合來分析這個病；西醫(yī)不是，他往往是這個病，我就用這種藥，而不管病人的個性化差異，比較機械。

(2) 學科交叉推動學科建設

我認為，學科建設也要重視學科交叉，我這是從自身的科研經(jīng)歷深刻感受到的。說到學科交叉，就想到關(guān)于我國高等學校到底合并好還是不合并好的討論。應該說，從科學發(fā)展的規(guī)律來看，是要合并的。我是從復旦大學畢業(yè)出來的，后來到醫(yī)院做研究工作，我就深深感覺到普通大學應該像從前那樣，是綜合型的大學，生農(nóng)醫(yī)藥、理工人文全部都有，在這樣環(huán)境下培養(yǎng)的學生，他的思維的方法是客觀的、綜合的，他的思維方式是哲學的、高深的、全面的。我就很感謝在復旦大學念書那段日子，每天下午四點以后的課外活動，什么類型的活動都有，而且，每天都有二、三位大師來做講座，我去聽的講座，不是聽我的專業(yè)生物學的，而是去聽人文的、歷史的、聽地理的、聽哲學的、聽金融的。解放前的大學大多是綜合型大學，但是解放后學習蘇聯(lián)那一套，按照蘇聯(lián)的專業(yè)教育模式，建立不同的學院。早期成立的學院還好，如農(nóng)學院，或者更專門的鋼鐵學院，那個時候?qū)W院里設立的專業(yè)并不多，現(xiàn)在就分到細得不得了，工科有四百多個專業(yè)，那你怎么學呢？您的知識面肯定是很狹窄的。我認為，學科建設一定要注意學科交叉與綜合，才有利于學科的發(fā)展，才能培養(yǎng)出有綜合思維能力的人才。

(3) 學科交叉培養(yǎng)創(chuàng)新人才

以我本人為例，我先是學農(nóng)學，然后學生物學，再后來是學醫(yī)學生物學的。我現(xiàn)在承擔的科研項目，是做轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物的研究。這必須要有農(nóng)牧業(yè)知識，我才知道怎么養(yǎng)牛，牛怎么飼養(yǎng)，怎樣繁殖？我做的那個轉(zhuǎn)基因技術(shù)，要求我要有生物學知識，我做的轉(zhuǎn)基因制藥是治病的，我必須要知道這個藥治病的原理，要有醫(yī)學的知識、藥學的知識。我們的上海醫(yī)學遺傳研究所(圖6)，就根據(jù)醫(yī)學遺傳學學科的發(fā)展規(guī)律，在分子水平、細胞水平、個體水平和發(fā)育等方面設立了四個不同的研究室，各在不同方向、不同層面相互交叉。我們研究所承擔的每個項目或課題再也不是孤軍作戰(zhàn)，而是由多個研究室在不同水平上相互交叉、相互配合，協(xié)同攻關(guān)。

圖6 曾溢滔院士與上海交大醫(yī)學遺傳研究所全體人員

(4) 學科交叉促進科學研究

夏：學科交叉對實驗室的發(fā)展非常重要。

曾：對，我剛才從學科角度來講，強調(diào)一定要學科交叉，其實，科研工作同樣如此。我是做遺傳病基因診斷研究的，遇到有一類遺傳疾病和性別有關(guān)。我們知道，男性有兩個性染色體X和Y，女性的兩個性染色體都一樣是XX，當女性的一個X染色體上有缺陷基因時，如果另一個X染色體是正常的，她通常不會出現(xiàn)臨床癥狀；男性就不同，如果X染色體上攜帶疾病基因，就會發(fā)病。因此我們對這類胎兒進行產(chǎn)前的基因診斷，首先就要鑒定胎兒的性別。我們這項成果公布后，北京農(nóng)學院胡明信、吳學清教授夫婦來找我：“你能診斷胎兒是男是女，你能否診斷出我這頭牛懷孕的是公的還是母的？”那個時候國家大力發(fā)展奶業(yè)，搞菜籃子工程，需要多繁殖母牛。既然這是國家需要，我就接受了這項任務，希望應用我們掌握的胎兒性別鑒定技術(shù)，把醫(yī)學分子生物學嫁接到農(nóng)牧生物學上來，正是這種學科交叉，不同專業(yè)的密切合作，我們終于克隆出奶牛性別決定基因SRY，并通過鑒定奶牛胚胎的SRY基因和胚胎移植來控制奶牛性別，成為當年的中國農(nóng)業(yè)十大新聞之一，先后獲得上海、北京和國家科技進步獎。

7 勇于探索與創(chuàng)新

夏：曾院士，您在遺傳學研究上步步深入，取得了一系列的成果，請問您是怎樣走上這條科研道路的？

曾：好吧，就簡單談談我的研究道路。

(1) 走進生物遺傳學

我從小喜歡思考和想象，又喜歡動手。童年時的理想是要成為一名農(nóng)學家。我12歲進入廣東中山初級農(nóng)校，畢業(yè)后考進廣東仲愷農(nóng)業(yè)學校(現(xiàn)仲愷農(nóng)業(yè)工程學院)，17歲那年，我從雜志上讀到了華南農(nóng)學院桑蠶系唐維六教授(圖7)的一篇論文，敬佩之余又覺得有些觀點值得商榷，就坦誠地給他寫了一封信。沒想到幾天后唐教授親自來找我，我變成了他的特殊學生，幾乎每個星期天我都要帶著問題去登門求教，唐教授一年多悉心指導我閱讀了大量參考書籍，打開了我的學科視野。

圖7 曾溢滔院士和恩師唐維六教授(左)在動物實驗場

1956年，就在我中專畢業(yè)前夕，遵照毛主席的雙百方針，高教部和中國科學院在青島召開了遺傳學座談會，我讀到一本《青島遺傳學座談會紀要》，其中談家楨教授(圖8)關(guān)于遺傳物質(zhì)論述的發(fā)言引起了我濃厚的興趣，我覺得他的發(fā)言很有道理，非常想到復旦大學談家楨教授身邊去學習遺傳學，便寫信給談家楨教授，談了我對摩爾根遺傳學的一些粗淺的看法。想不到很快收到談家楨教授的回信，歡迎我畢業(yè)后報考復旦大學遺傳學專業(yè)。

圖8 曾溢滔院士和導師談家楨院士(右)討論學術(shù)問題

但是按照當時國家的規(guī)定，中專畢業(yè)生必須工作三年以后才能報考大學。后來談教授給我校領導寫了一封信，并和我另一個恩師華南農(nóng)學院唐維六教授共同推薦，我得以破格直接報考高校。但是那個時候大學是分區(qū)招生的，復旦限在華東地區(qū)招生，無法招收廣東考生，為此談教授又和上海市高校招生委員會多方聯(lián)系，取得了原上海高教局局長舒文的支持，由上海市高校招生辦公室發(fā)函至廣東省招辦，把我在廣東參加考試的考卷封起來寄到上海來批閱。就這樣我考進了復旦大學生物系。兩位名教授對于一名素不相識的中專生的求學愿望竟如此熱情相助，充分顯示了老師高尚的品格，讓我永遠銘記在心。

(2) 奠定研究道路

大學畢業(yè)后我又考取了復旦大學遺傳學研究所劉祖洞教授(圖9)的研究生，攻讀人類與醫(yī)學遺傳學，并在談教授和劉教授的支持與贊同下，將國際上剛剛興起的血紅蛋白病的生化遺傳研究作為自己的研究生課題。從此奠定了我一生的研究道路。這在當時是一項探索性的工作，復旦大學也沒有這方面的基礎，樣樣都得從頭做起。在我讀研究生第一年的夏天，為了建立血紅蛋白研究室，我利用暑假搞實驗室建設。實驗室需要電泳儀，我就從木工間借來一臺電鋸，用有機玻璃自制血紅蛋白電泳槽，但缺少做電極用的鉑金絲，當時正值國家經(jīng)濟困難時期，我正為此而犯愁。沒想到第二天，在我汗流浹背地鋸磨有機玻璃時，談家楨先生笑容滿面地把一根亮晶晶的鉑金絲送到我面前。我記得很清楚，那天天氣格外悶熱，原來談先生是頂著烈日從家里走到復旦西北角的設備科，領了鉑金絲再走五層樓送到遺傳所的?？吹剿麧M頭大汗的樣子，我感動不已。一根鉑金絲，現(xiàn)在看來不足為奇，可我正是用這根鉑金絲制作了第一臺血紅蛋白電泳儀，鑒定了國內(nèi)第一例異常血紅蛋白。

圖9 曾溢滔夫婦與劉祖洞教授(中)合影

血紅蛋白研究在實驗室的邊建設中邊開展。我們很快就掌握了淀粉膠電泳、淀粉板電泳和瓊脂電泳方法，攻克了血紅蛋白的肽鏈解離和人/狗血紅蛋白的種間分子雜交技術(shù)，探索用“指紋法”分析血紅蛋白化學結(jié)構(gòu)。我的科學研究是從血紅蛋白病研究開始的，而讓我確定要為這個課題奮斗一輩子，是因為在廣州市兒童醫(yī)院遇到一名接受輸血的臉色蒼白的小孩開始的。小孩的父母告訴我：他們第一個孩子死了，第二個孩子又患上同樣的血紅蛋白病。我當時聽了很痛心，一種強烈的社會責任感鞭策著自己要攻下這個疾病。我和我的妻子黃淑幀教授(圖10)在國內(nèi)率先攻克了這種疾病的基因診斷和產(chǎn)期診斷，在此基礎上，我們又和自己的團隊先后攻克了地中海貧血、杜氏肌萎縮癥、苯丙酮尿癥、血友病和亨廷頓氏舞蹈病等主要遺傳病的基因診斷和產(chǎn)前診斷。

圖10 曾溢滔院士和夫人黃淑幀教授在研究科研資料

我的科研工作從血紅蛋白的化學結(jié)構(gòu)分析到基因診斷，再到基因調(diào)控和基因治療，30多年來，我和我的妻子在這方面取得了一系列研究成果。一個個健康活潑的孩子在有血紅蛋白病家族史的家庭中誕生、成長。孩子的父母給小孩的名字為“謝上?！薄ⅰ跋蛏虾！?。

(3) 創(chuàng)新永無止境

夏：曾院士，你們在實驗中也有過失敗情況吧，您是怎么看待的？

曾：當然有過，實踐告訴我們，成功的背后總有無數(shù)次失敗。在研究奶牛胚胎性別鑒定和性別控制技術(shù)時，我和研究所的同仁前后花了整整7年，進行了上萬次實驗，技術(shù)路線一次次創(chuàng)新，最后才贏得勝利。當實驗陷入困境，是退還是進? 強烈的社會責任感使我本能地意識到：科學研究本來就是一條充滿荊棘的路，唯有創(chuàng)新才有出路，唯有實踐才能把幻想變?yōu)楝F(xiàn)實。

創(chuàng)新是無止境的。以基因工程為核心的生物技術(shù)的進展，使我意識到：通過轉(zhuǎn)基因動物的奶汁來生產(chǎn)藥物是一種嶄新的制藥模式。這是國家的需要，具有深遠的意義和無限廣闊的前景。于是，我又給研究所制定了一項長遠的轉(zhuǎn)基因動物研究規(guī)劃。為此，我們先在奉賢縣奉新鎮(zhèn)建起了動物試驗場，組建科研隊伍，讓遠在美國從事另一項國際合作項目的妻子黃淑幀也回到研究所，參加技術(shù)攻關(guān)，專門負責轉(zhuǎn)基因動物的技術(shù)研究。她帶領科研團隊，分析了經(jīng)典的轉(zhuǎn)基因技術(shù)路線上的缺陷，綜合運用生物學和胚胎工程、生殖工程等生物高新技術(shù)，建立了一條創(chuàng)新的轉(zhuǎn)基因技術(shù)路線。1998年，中國首頭轉(zhuǎn)基因羊“咩咩”墜地(圖11)。這項研究的成功，邁出了構(gòu)建“動物藥廠”極其可喜的一步，其創(chuàng)新技術(shù)路線被列入1998年“中國十大科技進展”。轉(zhuǎn)基因羊的研究成功，把我們推到國際轉(zhuǎn)基因生物工程的起跑線上，高度的社會責任感和強烈的民族振興感，使我們不能有絲毫懈怠?？紤]到牛的產(chǎn)乳量幾乎是羊的20倍，我們又連續(xù)地進行了轉(zhuǎn)基因牛的研究。1999年，帶有人血清白蛋白基因的轉(zhuǎn)基因試管?！疤咸稀币苍诜钚履翀鼋瞪?圖12)，這項成果被列入了當年的“中國十大科技進展”和“中國十大基礎科學研究新聞”之榜首。在研究所成立30周年的紀念會上，我作了題為“從血紅蛋白到白蛋白”的學術(shù)報告，回顧了我在科研道路上不斷探索和敢于創(chuàng)新的經(jīng)歷。

圖11 曾溢滔手抱轉(zhuǎn)基因山羊

圖12 曾溢滔夫婦與轉(zhuǎn)基因試管牛

(未完待續(xù))

Genetics Research Depending on Experiment(3)——Interview with Academician of CAE,Prof. ZENG Yi-tao

XIAYou-wei

(Editorial Department of Research and Exploration in Laboratory, Shanghai 200030, China)

First of all, Prof. ZENG introduced the three basic issues of science research, which must be combined in genetics research, he pointed out that human genetics can hardly do without experiment, and can’t leave laboratory. He raised that laboratory construction must have clear positioning and tasks, people must pay attention to the three elements of the experiment design, and people should take innovation thinking to recreate laboratory. At last, Prof. ZENG put forward a fusion relationship between science and arts.

Experiment; genetics; medicine; science research; laboratory construction

2014-10-12

夏有為(1933-)，男，江蘇徐州人，教授，主編，在上海交大長期從事工程力學教學、科研和實驗室工作，曾任實驗室主任、實驗室處處長，享受國務院政府特殊津貼，曾獲國家級科技進步二等獎，主編出版著作8部，國內(nèi)外發(fā)表論文80余篇。

G 64.0

A

1006-7167(2016)04-0001-04

編者按：中國工程院院士、上海交通大學醫(yī)學院曾溢滔教授長期致力于人類遺傳疾病的防治以及分子胚胎學的基礎研究和應用研究，為我國基因診斷研究和胚胎工程技術(shù)的主要開拓者之一。他長期在實驗室里開拓創(chuàng)新，取得了卓越的成就。本刊主編夏有為教授專程采訪了曾溢滔院士，請他結(jié)合自己親身的經(jīng)歷談談對科學實驗的看法，他的觀點鮮明，經(jīng)驗豐富，很有啟迪性和指導性?，F(xiàn)整理發(fā)表，以饗讀者。