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天时地利人和:破解百年遗传学之谜的贺林院士 精选

已有 8830 次阅读 2023-12-12 06:38 |系统分类:人物纪事

      2023年11月27日-11月30日,中国遗传学会第十一次全国会员代表大会暨学术交流会在湖北武汉举办。大会开幕式上,贺林院士因在推动中国遗传学事业发展中做出的突出贡献,以及其在遗传学研究领域上取得的卓越建树,被授予了唯一的“杰出成就奖”。为此,我专门采访了中国遗传学会副理事长、复旦大学的卢大儒教授。卢教授回答道:“贺先生长期致力于医学遗传学事业,在人类与医学遗传学领域建树颇多,他不仅在精神病的遗传致病基因、药物基因组学研究方面取得骄人的成就,而且在单基因遗传病方面为国人争光!他带领团队破解了百年遗传学之谜-世界上第一个孟德尔遗传病-A1型短指(趾)症的遗传奥秘,从发现的短指(趾)症遗传家系入手,首先将基因精准定位,然后定位克隆了致病基因,再进一步通过分子生物学和模式生物阐明了其分子机制,这是一个从基因定位到致病机制的系统研究,堪称完美,载入史册,我们在给本科生上遗传学课程的时候,就会引用贺先生的这个研究作为中国科学家突出成绩来激励学生奋发的案例,并准备将该案例编入教育部规划的遗传与发育教科书中。”

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图1、中国遗传学会“杰出成就奖”(2023)奖牌和奖杯

 

19817月贺林从东南大学(原南京铁道医学院)毕业后,留校工作两年后考上了医学遗传学的硕士研究生。19879月贺林获得英国教育部的奖学金,赴英国西苏格兰大学(原英国佩士莱大学),于1991年获得理学博士学位。之后,贺林又在英国爱丁堡大学和MRC爱丁堡人类医学遗传学研究所从事博士后和高年资研究员的工作。在英国学习期间,贺林除了学到了很多最先进的遗传学知识,掌握了很多新的遗传学分析技术,他还收获了来自英国的爱情。1994年,贺林的爸爸妈妈专程来到英国看望自己的儿子。

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2贺林的父母与贺林在MRC爱丁堡人类医学遗传学研究所对面的英国贵族中学前留影(1994

 

在英国探亲期间,贺林的父亲——20世纪50年代初回国的著名林产化学家以及我国第一位世界林学科学院院士贺近恪与贺林进行了深入的交谈。按照贺林当时的情况,留在英国毫无问题,或者转道美国(当时已得到去美的工作许可)。但是贺近恪告诉贺林:“国家现在还比较落后,需要建设者,你现在已经掌握了最先进的知识和技术,回国以后一定大有作为”。父亲永远是儿子心目中的英雄和榜样。贺林也向父亲讲述了他自己对专业的理解。贺林说:“中国人很早就知道了遗传现象,并且可以用遗传方法育种使农业丰收,但是遗传学却是外国人建立的,很多遗传现象也都是用外国人的名字命名的。我一定会回到祖国,一定要用我的才智为中国的遗传学做出我自己的贡献。”

父子二人很快就达成了一致。在贺林的劝说下,妻子也给予了理解。1996年2月,他们一起回到了上海。贺林在中国科学院上海分院开始了他的全新篇章,先后在上海生命科学中心(脑研究所)、上海生理研究所、营养科学研究所任项目负责人。2000年底贺林成为上海交通大学的一员,学校为他成立了Bio-X研究院,创造了良好的学术氛围。

回到上海以后,贺林就迅速根据自己的规划大量收集精神疾病的遗传家系。贺林告诉我说,他是研究医学遗传学的,精神疾病是困扰所有人的一个大问题。但是精神疾患除了医生的临床经验外,很少有一个客观的指标去进行诊断,病因也不明确。虽然大家观察到精神疾病与遗传有密切的关系,但是具体是哪个基因或者哪一组基因发生了问题,则需要有大量的样本才能进行分析。刚回国的时候,科研经费还不是很充足,贺林把仅有的3000元人民币月薪(当时已是全国最高工资)大部分用于补贴样本收集等工作上。时任中国科学院副院长的许智宏先生看到贺林工作的努力、勤奋与拮据,就拿出他掌握的50万元经费,资助了贺林,使他能够比较从容地进行自己的研究。当时我国的公路交通还没有今天这么便利,贺林就经常自己驾车带着学生们长途跋涉。有一次去宁夏甘肃进行家访,到达六盘山的时候已经开了四五天车了,疲惫的贺林驾驶时打了一个盹,幸亏被副驾上的人喊醒,车才没有冲出山崖。一直到今天,贺林讲起这段经历还心有余悸。就这样,通过日积月累,贺林所在的团队建立起了国际上最大的精神疾病样本库。通过对这些样本的全基因组关联分析,他们找到和分析了上百个与各类精神疾病发病相关的易感基因。

他们在世界上首创了精神疾病的皮肤烟酸潮红反应生物学评价方法和技术,这项技术对于抑郁症、精神分裂症的辅助诊断和早期筛查起到重要作用。目前有关精神疾病的研究还在如火如荼地进行着,贺林对我说,希望在他有生之年能够找到影响精神疾病发生的关键因素,从而可以提出更好地,更精准地诊断和治疗精神疾病的方法,让人类永远远离精神疾患的痛苦和折磨。并且,努力找到精神疾病患者所特有的聪明才智的决定因素。

在收集遗传家系的过程中,贺林和同事们意外地在贵州大山里发现了两个奇特家系。这些家系的一些成员个子矮小,更重要的是他们的手指和脚趾都缺失或缩短中间的指(趾)节。与Farabee1903年发现人们等待了百年的短指(趾)症雷同。过去,人们仅仅知道短指(趾)症是因染色体缺失引发的显性遗传病,具体的病因却不清楚。作为一个遗传学家,贺林敏感地认识到机会来了。他们仔细地给这两个家系的每一个成员进行了体检、建立档案,然后带着他们的血样回到了上海交通大学的实验室里。2000年,贺林凭借着在英国学到的基因连锁分析的最新方法,指导学生迅速将短指(趾)基因定位在第2号染色体上。文章很快就刊登在了《美国人类遗传学》杂志上,并在遗传学界引起了很大的轰动。大家都说这是解开了人类遗传学上的百年未解之谜。贺林认为将短指(趾)基因定位在染色体上这只是万里长征迈出的第一步,更重要的是要知道哪个基因发生了问题。当时的分子遗传学研究,还不能像今天这样进行大规模的基因组测序,但是贺林和他的团队运用了当时最先进的技术,迅速确定了IHHIndian Hedgehog)就是引发短指(趾)症的原因。文章投稿到 Nature Genetics上,审稿专家说:“两个家系太少了吧!你们要是能够在第三个家系中再证实了是IHH的问题,我就同意发表”。当时贺林手里只有贵州的这两个家系,但是审稿人的意见也确实非常中肯。这个时候,湖南的同行传来消息说,在湖南的山区也有一个类似的家系。贺林就派人前去,很快就又收集到了第3个短指(趾)家系,证明了这个家系的IHH基因存在着同样的突变。那么,故事的结尾在哪里呢?IHH基因发生突变后,怎样引起短指(趾)或者个子矮小的呢?贺林又将他的学生派到香港大学进行合作研究,同时在上海交通大学Bio-X研究院也开展了这方面的研究。通过通力合作,贺林和他的伙伴们终于弄清楚了IHH基因发生突变后,ihh 蛋白能力和范围的变化是造成骨骼发育和中指(趾)节缺乏的机制。这一研究成果发表在Nature上。至此贺林带领他的团队,历时8年终于清楚地解析了A-1短指(趾)症的发病机制。贺林回顾那段经历感慨地说,只有持之以恒,耐得住寂寞才能取得成功。

陕西省有个姓赵300多人的大家族。祖祖辈辈6代人,乳牙脱落后不再长恒牙。也就是说,这个家族的人67岁之前有牙齿,等到6岁开始换牙的时候,乳牙脱落了,恒牙不会再生长,全家大人都是无牙之人。贺林听说后,就带着助手和学生前去查看。在当地政府的大力支持下,他们分析了这个家系中200多人的基因,并最终确定了这是一种常染色体显性的遗传病,并确定了致病基因。由于这种恒牙缺失的疾病是世界上首次发现的,根据国际惯例,这种病被命名为“贺-赵缺陷症”。这成为首个以中国人命名的遗传学现象,同时也终结了作为遗传资源大国,却从未有自己发现和命名的遗传病的历史。

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图3、贺林在上海交通大学Bio-X研究院与到访的James Watson交谈(2006)

 

由于贺林的勤奋和努力,他于2005年被遴选为中国科学院院士,发展中国家世界科学院院士,中国医学科学院学部委员。他还是长江学者奖励计划特聘教授、两次担任国家“973项目”首席科学家,他是国家杰出青年科学基金得主。先后荣获香港杰出青年奖、美国国家精神分裂症与抑郁症研究联盟(NARSAD)的杰出研究者奖、上海市科技精英称号、教育部科学技术(自然科学)一等奖、何梁何利奖、上海市科学技术进步奖一等奖、国家自然科学奖二等奖、发展中国家世界科学院生物奖、谈家桢生命科学成就奖、上海市科技功臣奖等奖项。

2017年,贺林院士首次提出“健康孩”理念,带领上海市妇幼保健中心、上海第一妇婴保健院等相关机构共同开展了“健康孩”的示范服务体系建设。多年来,他们围绕“控制出生缺陷、促进健康发展”两大主线,依托全市妇幼保健三级网络和专项规划项目实施,建立了以社区为基础、人群为对象、遗传咨询为重点,将科普教育与遗传咨询融合于出生缺陷三级预防的新模式;推动出台了国内首部遗传咨询管理办法《上海市遗传咨询技术服务管理办法(2018版)》;建设了遗传咨询服务及培训平台,分级分类培养遗传咨询人才队伍,解决了遗传咨询等相关专业人才紧缺现状,增强服务的可及性和推广性;整合链接全球遗传咨询智囊资源,立足长三角辐射全国,编译了国际上最新最权威的遗传咨询实操指南,推动了遗传咨询在中国的发展。

今年11月3日,中国妇幼健康研究会主办的第五届中国妇幼健康科技大会暨“妇幼健康科学技术奖”颁奖会在北京友谊宾馆隆重举行。贺林院士领衔的“上海市‘健康孩’示范服务体系建设”项目荣获本次妇幼健康科学技术奖-科技成果奖二等奖!这个奖项是妇幼保健领域的最高奖。对此,卢教授这样评价道:“贺先生近十年全身心致力于遗传咨询事业的发展,他发起成立了中国遗传学会遗传咨询分会,他利用个人魅力,高高举起了遗传咨询的大旗,团结了一批海内外优秀的医学遗传学、临床遗传学和遗传咨询专家,带领广大的医学遗传研究人员和临床医生围绕遗传咨询及其临床应用,克服重重困难,努力奋斗,无私奉献,组织了多次高层次学术会议和培训班,培养了一大批的遗传咨询师,在上海为遗传咨询师争取到了临床合法服务的权益,为我国的遗传病的三级预防、优生优育和人口健康事业做出了卓越的贡献。”

法国科学家巴斯德说过这样一句名言:“科学无国界,科学家有祖国”。贺林怀着爱国的情怀,站在中华民族伟大复兴的关键历史节点,放弃了国外优渥的生活条件,心系人民、淡泊名利,把论文书写在祖国的大地上,贺林院士的原创性成果是世界生命科学领域里程碑式的工作,填补了医学遗传研究史中没有中国人命名的遗传病现象的空白,用自己掌握的遗传学知识造福了大众,为中国的遗传学发展和学科建设做出了突出贡献。

 




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