microRNA精确攻击基因武器呼之欲出　　

易 里　　

南京大学生命科学学院和江苏MicRNA生物学与生物技术工程研究中心等单位的研究人员发现，植物的微小核糖核酸（microRNA）可以通过日常食物摄取的方式进入人体血液和组织器官。并且，一旦进入体内，它们将通过调控人体内靶基因表达的方式影响人体的生理功能，进而发挥生物学作用。 　　

这一发现不仅丰富了人类对RNA的认识，同时，也使具有精确攻击能力的基因武器研究进入结构设计和工程实施阶段。　　

一、microRNA基因武器的攻击原理　　

微小核糖核酸（microRNA）是一类长约19至24个核苷酸的非编码小分子RNA，它通过与靶基因的信使RNA（mRNA）结合的方式抑制相应的蛋白质翻译。这一分子生物学过程就是微小核糖核酸可以作为基因武器的理论依据和攻击原理。　　

为了让不具备分子生物学基础知识的人也能更好地理解这种攻击原理，在这里我们有必要简单普及一下关于DNA、RNA和蛋白质的基本知识。　　

核酸是一个多聚体。它的基本组成单元是核苷酸。核苷酸由一个核糖（五碳糖）、一个（环状含氮）碱基和一个磷酸根组成。多个基本单元聚合起来就是核糖核酸，简称核酸。　　

核酸有两种，一种是脱氧核糖核酸（DNA），一种是核糖核酸（RNA）。二者的区别是：DNA中的五碳糖少一个氧原子，叫脱氧核糖，RNA中的五碳糖没有失去氧原子，就叫核糖；DNA中的碱基有A、T、G、C四种，而RNA中的碱基是A、U、G、C四种，二者仅有T和U的不同；DNA是双链的（双螺旋结构），RNA通常以单链形式存在。　　

DNA是很长的双链大分子。它的一级结构就象一个很长很长的“梯子”：梯子两边的长“木棒”（链）由脱氧核糖和磷酸根交替连接而成。梯子的横档则由两种碱基对接而成。碱基对接受“贾格夫定则”规定：即A只能跟T对接（组成横档），G只能跟C对接（组成横档）。这样，DNA就成了如图所示的模样。跟DNA相比，RNA则只有半边梯子，另外还有核糖和碱基U的差别。 　　

所谓基因，实际上就是DNA的一个片断。长度一般为800到1500个碱基对（梯子的横档）。我们已经知道，DNA总共只有四种不同的碱基差异，那么，四种碱基如何能承载生物界和生物体内巨量的遗传信息呢？这就涉及到DNA的遗传信息贮藏问题。　　

前人研究发现，DNA以一条单链上的三个连续碱基（如AAG）决定一种氨基酸（如赖氨酸）的方式贮存遗传信息。为此，我们把三个连续碱基作为一个密码子，称为“三连体密码”。四种碱基任意排列，就有64种不同的组合（密码子）。然而，自然界组成蛋白质的氨基酸只有20种，64种密码子又是如何与20种氨基酸对应的呢？前人的研究表明，64种密码子中，有些密码子可以对应同一种氨基酸（同义密码子），还有UAA、UAG、UGA三种密码子没有氨基酸与之对应，而仅仅只是一种转录终止信号。这样，20种氨基酸与64种密码子就各归其位了（如表所示）。

虽然横档上的碱基对接受到贾格夫定则的严格规定，但从整个生物界来说，DNA梯子纵向的碱基排列顺序是不受限制的，再加上三个连续碱基决定一种氨基酸，这样， DNA中尽管只有四种碱基，但仍然足以承载生物界的巨量遗传信息。　　

那么基因又是如何发挥作用的呢？最早的理论认为“一个基因决定一种酶”。所谓酶，就是具有催化功能的蛋白质。因此，基因最终是通过酶（蛋白质）起作用的。然而，基因又是如何转化成酶（蛋白质）的？　　

由基因到蛋白质的过程，首先需要进行遗传信息的“转录”。所谓转录，就是把DNA的一条单链上有意义的密码子信息“转抄”下来，存贮在mRNA上，这个mRNA就叫信使RNA或模板RNA，实际上相当于蛋白质合成时的施工图纸（如图）。转录完成后，再由另外一种tRNA按照mRNA上所示的三联体密码顺序依次搬运相应的氨基酸在核糖体上组装连接成蛋白质。这个过程叫做“翻译”。由基因转录到翻译合成蛋白质的整个过程就是所谓的基因表达。不同基因由于所含密码子不同，因而，它们表达产生的蛋白质的氨基酸组成种类、数目和排列顺序也不相同，因而蛋白质的功能也不相同。 　　

某些基因表达的蛋白质成为组蛋白，某些基因表达的蛋白质只起调节作用，另外一些基因表达的蛋白质经过修饰成为酶而催化生物化学反应，还有一些基因仅仅完成转录过程，不进行蛋白质翻译。这就是基因作用的本质。　　

我们已经知道，mRNA是单链的，如果细胞中同时存在一段与mRNA碱基排列顺序相反的一段单链的RNA（反义RNA），那么，这段反义RNA就会按照碱基对接原则（这里是A与U对接）与mRNA相互吸引而成为双链RNA。这种变化，形象地说，相当于原来正常的mRNA被另外一段反义RNA“抱住”了，“抱住”的后果就是再也无法进行“翻译”而完成蛋白质的合成，从而会造成后续一系列生化生理过程受阻。因此，RNA对靶基因的攻击正是以“抱住”的方式进行的。　　

当然，要让某种RNA能够完成对靶基因的攻击任务，还必须要求这种RNA能够顺利地侵入靶基因所在的组织细胞。南京大学的研究表明，植物中的微小核糖核酸可能通过食物摄取的方式进入人体。这就告诉我们，把微小核糖核酸作为基因武器，不存“发射”问题。研制微小核糖核酸基因武器没有理论和技术障碍。　　

二、基因武器设计　　

1．基因武器设计的前提条件　　

战争往往是国家、民族之间的杀伐。战争的一方要用基因武器消灭对方保存自己，其基因武器的设计就必须针对对方人群的特征基因，否则会造成同归于尽的可怕后果。因此，充分了解对方的特征基因序列是基因武器设计的必要前提。　　

人类基因组测序早已完成，2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果。人类基因组学、蛋白质组学和基因功能等方面研究的相继深入展开，为有心制造基因武器和准备发动基因武器战争的国家“侦查”其他种族的特征基因提供了有利条件。估计，不同民族的特征基因或许正在秘密寻找和比对研究之中。目标人群的特征基因一旦确定，具有精确攻击能力的基因武器研究就可立即展开。　　

2．弹头设计　　

所谓弹头，就是针对靶标基因的特定DNA序列。这个序列要求能够在食品生物体中转录出一段可以有效“抱住”目标人群的特定mRNA的微小核糖核酸。弹头DNA的设计包括转录序列（转录出微小RNA），也包括启动子在内的其他基因结构部件。由于微小核糖核酸只需要十几到二十几个核苷酸，因此，不仅转录序列设计简单，而且，人工合成也很容易。　　

就整个“弹体”而言，启动子的选择设计也十分关键，它不仅决定转录序列能否有效转录，而且还与战术要求有关——如弹头基因的转录表达的时间、转录表达部位以及转录表达的强度。　　

3．发射工具的选择　　

这里所说的发射工具不是指“转移基因”所需要的质粒或病毒，而是物指承载这种弹头的某种生物，具体说来，就是农作物、蔬菜、水果等可食生物。究竟应该选择何种生物作“子弹”发射的工具，是由实施基因武器战争的目的和战略战术决定的。　　

4．基因战争的目的和战略战术　　

基因战争的目的有两种：一是肉体消灭。为了从肉体上消灭对方，可根据目标人群的饮食习惯选择不同的作物或动物。二是商业目的。为了获取商业利益，设计的基因武器只能使对方“发病”，同时还必须针对“病因”设计相应的“解药”。“解药”的设计就是设计出针对微小核糖核酸“弹头”的反义微小核糖核酸，如果“致病”基因武器以一种农作物为“发射”工具时，“解药”则可用另外一种作物作为“发射”工具，也可直接制成反义微小核糖核酸口服药剂。　　

如果要达到肉体消灭对方的目的，基因武器设计应该遵循既不立即致人死亡，又不容易被对方检测发现的原则，否则达不到消灭对方的目的。　　

不立即致人死亡有两种方式。一是作为弹头的微小核糖核酸的转录量要恰到好处。目的是让进入人体的微小核糖核酸只适当控制人体靶基因的表达量而又不让其完全沉默。二是靶基因遭到攻击后表面上并不明显致病，而只是造成诸如性腺发育不良、性细胞成熟受阻等慢性、隐性生理功能障碍，从而达到让目标人群缓慢死亡或丧失生殖功能的目的。　　

另外，要让自己的基因武器不被对方检测发现，除了要遵循不立即致人死亡的原则以外，使用的启动子要尽可能采用作物本身具有的启动子。　　

三、基因武器战争的特点　　

与传统战争相比，基因武器战争是一种全新的战争形态，它具有如下几个特点：　　

一是隐蔽性强。基因武器战争没有战场、没有硝烟，没有两军对垒，更不需要雷达和预警机。特别是随着转基因技术的不断成熟，转基因所用载体和基因转移方法日趋丰富多样，鉴定一种生物是不是转基因生物会变得越来越困难。战争被谎言包装成美丽的神话，“子弹”在食品中悄悄“炸响”，因而具有极强的隐蔽性；　　

二是威力巨大。原子弹的威力固然大得吓人，广阔的国士仍然有可能让一些人侥幸逃生，而隐藏在日常食品中的无形武器则根本不可让你幻想在战争之后留下活口，因为明枪易躲，“暗箭”难防；　　

三是预防和阻止困难。至少在现阶段，预防和阻止基因武器战争是十分困难的，因为将转基因技术用于战争的罪恶企图不仅有可能在“提高粮食产量、保障粮食安全”的“高科技手段”的神圣外衣保护下安全萌生，而且基因武器战争亦会在经济全球化的贸易规则和资本的联合推动下得以迅速顺利的实施。　　

总之，人类扮演上帝的时代已经到来，科学正在显露出狰狞的面貌。时间终将证明，对人类自身而言，转基因技术决不是福音，而是灾难。从这个意义上说，转基因食品或许正是人类为自己准备的“最后的晚餐”。

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