Science：研究人员培育出富含重同位素的“重鼠”

日前，研究人员在《科学》（Science）杂志上报告说，他们培育出世界首批“重鼠（heavy mouse）”，这些实验鼠体内富含不具有放射性的两种重同位素。研究人员说，这一成果帮助揭示了骨骼的形成过程，也将有助于培育不被排异的移植用人体组织器官。

论文第一作者、英国剑桥大学（University of Cambridge）的周咏莹博士表示，他们在普通鼠粮中加入含有碳－13和氮－15同位素的蛋白质成分，喂养刚成年的雌鼠3周左右，培育出了“重鼠”。它们表现得与普通实验鼠没有分别，唯一不同是能随意吃鼠粮，因此“长得有点胖”。3周后，这些“重鼠”被“人道毁灭”，以取出它们的身体组织供实验使用。研究人员说，这种培育方法虽然简单，但此前从未有人想到可以这么做。

周咏莹说，一般的物质重同位素含量极少，如人体中碳－13只有1％，氮－15则只有0.4％，因此只能接受最简单的一维核磁共振检测。而“重鼠”体内两种重同位素的含量介于20％至30％，可以用二维核磁共振“更深入地窥探身体组织里的分子结构”，比如碳原子之间的距离及碳原子附近有什么氮原子等。

在实验中，周咏莹等人利用“重鼠”的二维核磁共振谱作为标准，不断改良优化成骨细胞的培育方法，最终“这些成骨细胞制造出来的细胞外基质和真正的骨骼在分子结构层面非常相似”。研究人员说，他们希望利用这一成果来培育与自然组织“实际相同”的生物组织，供研究使用，减少实验动物的使用需求。

这一技术也有望用来培育不受排异的移植用人体组织如心脏瓣膜等。目前实验室中制造的人工组织与真正的生物组织看似相同，但实际上在原子尺度上有差异，因此移植时会出现免疫排异问题。而利用重同位素与核磁共振技术，科学家对生物组织的分析从纳米尺度跨入原子尺度，因此有可能培育出原子尺度也基本相同的组织器官，从而提高移植成功率。

此外，周咏莹等人还在实验中发现了一种促进骨骼形成的分子PAR。教科书里对该分子的说明是，PAR存在于细胞内部，主要功用是协助修复细胞核里的脱氧核糖核酸。但新研究表明，PAR也存在于细胞以外的地方，“可能协助成长中的骨骼矿化，也可能助长患病的心脏动脉钙化”。