遗传学研究离不开实验(三）——访中国工程院院士、上海交大医学院曾溢滔教授

夏有为

(《实验室研究与探索》编辑部， 上海 200030)

·校长·名人访谈·

遗传学研究离不开实验(三）
——访中国工程院院士、上海交大医学院曾溢滔教授

夏有为

(《实验室研究与探索》编辑部， 上海 200030)

曾溢滔院士

文章首先结合医学遗传学的研究介绍了科学研究要解决的三个方面的问题，指出医学遗传学研究离不开实验，离不开实验室。接着提出实验室的建设要有明确的定位和任务。要注意科学实验设计的三个要素；要以创新思维来建设实验室。最后提出科学与艺术的融合关系。

实验； 遗传学； 医学; 科学研究； 实验室建设

6 需要强调的两个倾向性问题

夏：在实验室建设与培养人才方面还应该注意些什么？

曾：我觉得有两个问题值得重视。

6.1 要了解历史，善于观察

科学总是在前人的基础上继承和发扬创新的。现在很多年轻人不懂历史，不看教科书，只会对着电脑查阅近几年的文献，那是不行的。要知道这些教科书，它记载的是前人多少年经验的总结。最近我出席了中国工程院的一个妇幼论坛，我在论坛上作了一个题为《谈谈遗传病》的报告。就讲到在遗传学历史上有几项具有里程碑意义的工作都是由华人在简陋条件下偶然发现的。通过介绍这些事例，我强调在实践中不能够放过对任何一个现象的观察和分析。

刚才我讲的那个鉴定非洲国留学生血红蛋白病的故事，我们的实验是这样做的：病人的血红蛋白经胰酶消化后，进行高压电泳分离，这需要把血红蛋白消化样品点加在电泳滤纸上。按照文献介绍，起码要重复点加样品10多次，但电泳的结果老分离不开来。那天，读小学的女儿曾凡一放学到实验室也帮着点样，一不小心把一滴样品点在外边，电泳分离的结果十分理想，就是她这一点点到外面就把问题解决了，你说意外吗？偶然吗？奥妙就是这么发现的。什么道理？原来我们的胰酶消化血红蛋白的实验效率非常高，消化样品如按文献点加10几次就太浓太多了，斑点也就无法分离开来。这个经历也让我们深刻体会到，不要放过任何一个偶然的现象，要认真观察，深入分析。

6.2 要重视学科交叉，培养综合思维能力

(1) 学科交叉符合科学发展规律

学科交叉是什么意思呢？现在我们高校划分的专业越来越细。过去理科就是物理、化学、数学、生物，就是数理化、天地生。这是按照物质运动规律设立的。现在不是按照学科发展的规律来分，而往往是一个课题甚至一项任务就设一个专业，这对学科的发展和学生的培养，是很不利的。这样培养出来的学生，往往知识面不广，基础不扎实，就会钻到牛角尖上面，看问题就不全面。碰到一个新问题，他不能用合理的哲学的思维方法去解决。好比我们西医和中医对诊疗疾病的区别，中医讲究综合，综合来分析这个病；西医不是，他往往是这个病，我就用这种药，而不管病人的个性化差异，比较机械。

(2) 学科交叉推动学科建设

我认为，学科建设也要重视学科交叉，我这是从自身的科研经历深刻感受到的。说到学科交叉，就想到关于我国高等学校到底合并好还是不合并好的讨论。应该说，从科学发展的规律来看，是要合并的。我是从复旦大学毕业出来的，后来到医院做研究工作，我就深深感觉到普通大学应该像从前那样，是综合型的大学，生农医药、理工人文全部都有，在这样环境下培养的学生，他的思维的方法是客观的、综合的，他的思维方式是哲学的、高深的、全面的。我就很感谢在复旦大学念书那段日子，每天下午四点以后的课外活动，什么类型的活动都有，而且，每天都有二、三位大师来做讲座，我去听的讲座，不是听我的专业生物学的，而是去听人文的、历史的、听地理的、听哲学的、听金融的。解放前的大学大多是综合型大学，但是解放后学习苏联那一套，按照苏联的专业教育模式，建立不同的学院。早期成立的学院还好，如农学院，或者更专门的钢铁学院，那个时候学院里设立的专业并不多，现在就分到细得不得了，工科有四百多个专业，那你怎么学呢？您的知识面肯定是很狭窄的。我认为，学科建设一定要注意学科交叉与综合，才有利于学科的发展，才能培养出有综合思维能力的人才。

(3) 学科交叉培养创新人才

以我本人为例，我先是学农学，然后学生物学，再后来是学医学生物学的。我现在承担的科研项目，是做转基因动物生产药物的研究。这必须要有农牧业知识，我才知道怎么养牛，牛怎么饲养，怎样繁殖？我做的那个转基因技术，要求我要有生物学知识，我做的转基因制药是治病的，我必须要知道这个药治病的原理，要有医学的知识、药学的知识。我们的上海医学遗传研究所(图6)，就根据医学遗传学学科的发展规律，在分子水平、细胞水平、个体水平和发育等方面设立了四个不同的研究室，各在不同方向、不同层面相互交叉。我们研究所承担的每个项目或课题再也不是孤军作战，而是由多个研究室在不同水平上相互交叉、相互配合，协同攻关。

图6 曾溢滔院士与上海交大医学遗传研究所全体人员

(4) 学科交叉促进科学研究

夏：学科交叉对实验室的发展非常重要。

曾：对，我刚才从学科角度来讲，强调一定要学科交叉，其实，科研工作同样如此。我是做遗传病基因诊断研究的，遇到有一类遗传疾病和性别有关。我们知道，男性有两个性染色体X和Y，女性的两个性染色体都一样是XX，当女性的一个X染色体上有缺陷基因时，如果另一个X染色体是正常的，她通常不会出现临床症状；男性就不同，如果X染色体上携带疾病基因，就会发病。因此我们对这类胎儿进行产前的基因诊断，首先就要鉴定胎儿的性别。我们这项成果公布后，北京农学院胡明信、吴学清教授夫妇来找我：“你能诊断胎儿是男是女，你能否诊断出我这头牛怀孕的是公的还是母的？”那个时候国家大力发展奶业，搞菜篮子工程，需要多繁殖母牛。既然这是国家需要，我就接受了这项任务，希望应用我们掌握的胎儿性别鉴定技术，把医学分子生物学嫁接到农牧生物学上来，正是这种学科交叉，不同专业的密切合作，我们终于克隆出奶牛性别决定基因SRY，并通过鉴定奶牛胚胎的SRY基因和胚胎移植来控制奶牛性别，成为当年的中国农业十大新闻之一，先后获得上海、北京和国家科技进步奖。

7 勇于探索与创新

夏：曾院士，您在遗传学研究上步步深入，取得了一系列的成果，请问您是怎样走上这条科研道路的？

曾：好吧，就简单谈谈我的研究道路。

(1) 走进生物遗传学

我从小喜欢思考和想象，又喜欢动手。童年时的理想是要成为一名农学家。我12岁进入广东中山初级农校，毕业后考进广东仲恺农业学校(现仲恺农业工程学院)，17岁那年，我从杂志上读到了华南农学院桑蚕系唐维六教授(图7)的一篇论文，敬佩之余又觉得有些观点值得商榷，就坦诚地给他写了一封信。没想到几天后唐教授亲自来找我，我变成了他的特殊学生，几乎每个星期天我都要带着问题去登门求教，唐教授一年多悉心指导我阅读了大量参考书籍，打开了我的学科视野。

图7 曾溢滔院士和恩师唐维六教授(左)在动物实验场

1956年，就在我中专毕业前夕，遵照毛主席的双百方针，高教部和中国科学院在青岛召开了遗传学座谈会，我读到一本《青岛遗传学座谈会纪要》，其中谈家桢教授(图8)关于遗传物质论述的发言引起了我浓厚的兴趣，我觉得他的发言很有道理，非常想到复旦大学谈家桢教授身边去学习遗传学，便写信给谈家桢教授，谈了我对摩尔根遗传学的一些粗浅的看法。想不到很快收到谈家桢教授的回信，欢迎我毕业后报考复旦大学遗传学专业。

图8 曾溢滔院士和导师谈家桢院士(右)讨论学术问题

但是按照当时国家的规定，中专毕业生必须工作三年以后才能报考大学。后来谈教授给我校领导写了一封信，并和我另一个恩师华南农学院唐维六教授共同推荐，我得以破格直接报考高校。但是那个时候大学是分区招生的，复旦限在华东地区招生，无法招收广东考生，为此谈教授又和上海市高校招生委员会多方联系，取得了原上海高教局局长舒文的支持，由上海市高校招生办公室发函至广东省招办，把我在广东参加考试的考卷封起来寄到上海来批阅。就这样我考进了复旦大学生物系。两位名教授对于一名素不相识的中专生的求学愿望竟如此热情相助，充分显示了老师高尚的品格，让我永远铭记在心。

(2) 奠定研究道路

大学毕业后我又考取了复旦大学遗传学研究所刘祖洞教授(图9)的研究生，攻读人类与医学遗传学，并在谈教授和刘教授的支持与赞同下，将国际上刚刚兴起的血红蛋白病的生化遗传研究作为自己的研究生课题。从此奠定了我一生的研究道路。这在当时是一项探索性的工作，复旦大学也没有这方面的基础，样样都得从头做起。在我读研究生第一年的夏天，为了建立血红蛋白研究室，我利用暑假搞实验室建设。实验室需要电泳仪，我就从木工间借来一台电锯，用有机玻璃自制血红蛋白电泳槽，但缺少做电极用的铂金丝，当时正值国家经济困难时期，我正为此而犯愁。没想到第二天，在我汗流浃背地锯磨有机玻璃时，谈家桢先生笑容满面地把一根亮晶晶的铂金丝送到我面前。我记得很清楚，那天天气格外闷热，原来谈先生是顶着烈日从家里走到复旦西北角的设备科，领了铂金丝再走五层楼送到遗传所的。看到他满头大汗的样子，我感动不已。一根铂金丝，现在看来不足为奇，可我正是用这根铂金丝制作了第一台血红蛋白电泳仪，鉴定了国内第一例异常血红蛋白。

图9 曾溢滔夫妇与刘祖洞教授(中)合影

血红蛋白研究在实验室的边建设中边开展。我们很快就掌握了淀粉胶电泳、淀粉板电泳和琼脂电泳方法，攻克了血红蛋白的肽链解离和人/狗血红蛋白的种间分子杂交技术，探索用“指纹法”分析血红蛋白化学结构。我的科学研究是从血红蛋白病研究开始的，而让我确定要为这个课题奋斗一辈子，是因为在广州市儿童医院遇到一名接受输血的脸色苍白的小孩开始的。小孩的父母告诉我：他们第一个孩子死了，第二个孩子又患上同样的血红蛋白病。我当时听了很痛心，一种强烈的社会责任感鞭策着自己要攻下这个疾病。我和我的妻子黄淑帧教授(图10)在国内率先攻克了这种疾病的基因诊断和产期诊断，在此基础上，我们又和自己的团队先后攻克了地中海贫血、杜氏肌萎缩症、苯丙酮尿症、血友病和亨廷顿氏舞蹈病等主要遗传病的基因诊断和产前诊断。

图10 曾溢滔院士和夫人黄淑帧教授在研究科研资料

我的科研工作从血红蛋白的化学结构分析到基因诊断，再到基因调控和基因治疗，30多年来，我和我的妻子在这方面取得了一系列研究成果。一个个健康活泼的孩子在有血红蛋白病家族史的家庭中诞生、成长。孩子的父母给小孩的名字为“谢上海”、“向上海”。

(3) 创新永无止境

夏：曾院士，你们在实验中也有过失败情况吧，您是怎么看待的？

曾：当然有过，实践告诉我们，成功的背后总有无数次失败。在研究奶牛胚胎性别鉴定和性别控制技术时，我和研究所的同仁前后花了整整7年，进行了上万次实验，技术路线一次次创新，最后才赢得胜利。当实验陷入困境，是退还是进? 强烈的社会责任感使我本能地意识到：科学研究本来就是一条充满荆棘的路，唯有创新才有出路，唯有实践才能把幻想变为现实。

创新是无止境的。以基因工程为核心的生物技术的进展，使我意识到：通过转基因动物的奶汁来生产药物是一种崭新的制药模式。这是国家的需要，具有深远的意义和无限广阔的前景。于是，我又给研究所制定了一项长远的转基因动物研究规划。为此，我们先在奉贤县奉新镇建起了动物试验场，组建科研队伍，让远在美国从事另一项国际合作项目的妻子黄淑帧也回到研究所，参加技术攻关，专门负责转基因动物的技术研究。她带领科研团队，分析了经典的转基因技术路线上的缺陷，综合运用生物学和胚胎工程、生殖工程等生物高新技术，建立了一条创新的转基因技术路线。1998年，中国首头转基因羊“咩咩”坠地(图11)。这项研究的成功，迈出了构建“动物药厂”极其可喜的一步，其创新技术路线被列入1998年“中国十大科技进展”。转基因羊的研究成功，把我们推到国际转基因生物工程的起跑线上，高度的社会责任感和强烈的民族振兴感，使我们不能有丝毫懈怠。考虑到牛的产乳量几乎是羊的20倍，我们又连续地进行了转基因牛的研究。1999年，带有人血清白蛋白基因的转基因试管牛“滔滔”也在奉新牧场降生了(图12)，这项成果被列入了当年的“中国十大科技进展”和“中国十大基础科学研究新闻”之榜首。在研究所成立30周年的纪念会上，我作了题为“从血红蛋白到白蛋白”的学术报告，回顾了我在科研道路上不断探索和敢于创新的经历。

图11 曾溢滔手抱转基因山羊

图12 曾溢滔夫妇与转基因试管牛

(未完待续)

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

夏有为(1933-)，男，江苏徐州人，教授，主编，在上海交大长期从事工程力学教学、科研和实验室工作，曾任实验室主任、实验室处处长，享受国务院政府特殊津贴，曾获国家级科技进步二等奖，主编出版著作8部，国内外发表论文80余篇。

G 64.0

A

1006-7167(2016)04-0001-04

编者按：中国工程院院士、上海交通大学医学院曾溢滔教授长期致力于人类遗传疾病的防治以及分子胚胎学的基础研究和应用研究，为我国基因诊断研究和胚胎工程技术的主要开拓者之一。他长期在实验室里开拓创新，取得了卓越的成就。本刊主编夏有为教授专程采访了曾溢滔院士，请他结合自己亲身的经历谈谈对科学实验的看法，他的观点鲜明，经验丰富，很有启迪性和指导性。现整理发表，以飨读者。