科技日報記者 張佳星
老鼠個頭最小
卻在12生肖裡穩坐“頭把交椅”
若論生命科學重大科研成果的發現
科學家們在小老鼠上的收穫和進展
讓它當之無愧地穩坐“頭把交椅”。
1 小老鼠“小小”
讓中國領跑幹細胞領域
2012年，讓體細胞“逆齡”為幹細胞的技術獲得諾貝爾生理學或醫學獎。獲獎者之一的中山伸彌2006年發現幾個基因的轉入能讓體細胞（如皮膚細胞、肌肉細胞等）轉變為幹細胞。
一時間，世界各地的生物學家為之興奮，如果幹細胞能再往前邁進一步變成生命體，那就打通了體細胞—幹細胞—生命個體的通路，也就是說“孫大聖拔出毫毛變出好多小猴子的法術”在現實中就能實現了。
可是幹細胞始終沒能變成小動物，雖然各國科學家紛紛試驗，希望用iPS細胞（體細胞誘導出的幹細胞）培育出小動物。小老鼠也反覆參加“變身”試驗，但終究沒能成功。甚至有研究發現iPS細胞不能像胚胎幹細胞一樣通過四倍體囊胚注射發育成活體小鼠，iPS細胞注射後形成的小鼠胎兒在懷孕早期至晚期全部死亡。
人們開始懷疑：動幾個基因“人造”出來的幹細胞和天然的胚胎幹細胞擁有一樣的全能性嗎？興奮冷卻下來，失望開始蔓延……
直到中國科學家手中的“小小”打破了這種令人失望的局面。
誘導多功能幹細胞細胞獲得的活體小鼠“小小”。中科院動物所周琪院士團隊供圖
據記載，現為中國科學院院士、中科院動物研究所所長的周琪當時帶領團隊製備了37株iPS細胞，利用其中6株iPS細胞系注射了1500多個四倍體胚胎，最終3株iPS細胞係獲得了共計27個活體小鼠，“小小”就是其中之一。經多種分子生物學技術鑑定，證實小鼠確實從iPS細胞發育而成，有些小鼠現已發育成熟並繁殖了後代。
這是世界上第一次獲得完全由iPS細胞製備的活體小鼠，用不嚴謹地大白話說，是有力地證明了從小老鼠身上扯塊皮，就能變成一隻活老鼠。
周琪團隊證明了iPS細胞具有真正的全能性，為從體細胞到活體生命完成了完美的“閉環”。這項工作為進一步研究iPS技術在幹細胞、發育生物學和再生醫學領域的應用提供了技術平臺。
2009年，“小小”入選了美國《時代週刊》評選的2009年度十大醫學突破、2009年度兩院院士評選的中國十大科技進展、2009年中國基礎研究十大新聞。
2018年10月，周琪院士團隊的成果再次震驚世界，通過對單倍體胚胎幹細胞進行印記基因修飾並利用該細胞進行復雜胚胎操作等，團隊得到了世界上首隻雙父親來源的小鼠，以及性狀正常的雙母親小鼠。
只有父親沒有母親的孤雄小鼠。中科院動物所王樂韻供圖
2 小老鼠指導的“瘦身經”
不節食、不運動、大口吃肉還減肥
如果說生命起源的謎題離生活比較遠，那麼下面要介紹的研究進展可能最適合“每逢佳節胖3斤”的你。
2018年《細胞》子刊發表了瑞士日內瓦大學米爾科·特拉伊科夫斯基團隊的發現。他們從節食延長壽命的現象入手，設計了幾個十分巧妙的實驗。首先，他們對小鼠進行了為期30天的飲食控制，再通過檢測其16S核糖體進而評估小鼠們腸道菌群的變化。30天的飲食控制後，小鼠腸道內的乳酸桿菌（Lactobacillaceae）、丹毒絲菌（Erysipelotichaceae）和厚壁菌（Firmicutes）發生了明顯變化，前兩者的數量明顯上升，而厚壁菌的數量明顯下降。
這些菌的變化意味著什麼呢？有研究顯示，腸內厚壁菌門多於擬桿菌門將導致更有效吸收食物中的熱量，從而導致肥胖。
接著，他們又設計了第二個實驗，首先他們再次對A組小鼠進行飲食控制，30天后將這些小鼠的腸道菌群移植到B組無菌小鼠體內，一段時間後，他們驚奇地發現在正常飲食的條件下，B組小鼠也出現了低熱量進食的種種益處。觀察這些小鼠，他們發現這些小鼠體內米色脂肪組織明顯增多——這種組織有助於進一步燃燒脂肪。
也就是說，不需要節食，不需要運動，大口大口吃肉的B組小鼠，只需要把A組小鼠的腸道菌群“借鑑”過來，仍舊能燃燒脂肪，持續變瘦！
這些小鼠用自己的經驗告訴我們：想瘦身，可以試試先交一個瘦子的朋友，然後向他借一些腸道菌群……
3 歌唱老鼠登上《科學》雜誌封面
揭秘協調發聲
如果說前面的小老鼠在實驗室籠子裡丟失了“自我”，那麼這隻在《科學》雜誌封面引吭高歌的老鼠仍在盡情展現自己的魅力。
《科學》封面。圖片來源：Science
2019年3月1日的《科學》雜誌封面刊載了這張有感染力的照片。一隻後腿直立的褐鼷鼠高昂著頭，氣息從它尖尖的細牙邊川流，尖細、悠長、複雜的顫音彷彿能穿透紙面直擊耳鼓。
紐約大學醫學院神經科學家邁克爾·隆團隊發現，
褐鼷鼠可以像劉三姐一樣“一唱一和”地對歌。科學家們敏感地意識到，這將為研究大腦如何控制對話提供新模型。在實驗室，褐鼷鼠有著更豪華的住宿——更寬敞的籠子；更好的運動設備——以防止它們發胖；以及專門準備的特殊飲食——粉蝨和昆蟲。這樣，小鼠就能在舒適的環境下茁壯成長，“唱”出屬於小鼠的心聲。
在觀察過程中，研究人員發現當一隻裝有小鼠的籠子被放在另一隻裝有小鼠的籠子旁邊時，小鼠就會對自己的歌聲進行精確地計時，以免自己的歌聲與鄰居重疊。一般來說，小鼠會在另一隻小鼠唱完的半秒後才開始自己的歌唱。有鄰居的小鼠唱歌的次數是獨處時的四倍。
通過電信號地捕捉，研究者開始研究機制：在大腦中，有一個負責創作和演奏歌曲的部分，還有一個更高級的“指揮家”負責協調歌曲。
這項研究具有非常重大的意義：它第一次展示了在哺乳動物的大腦中，協調發聲的神經機制。科學家預測人類大腦中可能也存在類似的聲音協調中心。這些會唱歌的小老鼠未來還將用於研究由中風或自閉症導致的溝通障礙。
4 保育人類細胞
老鼠將成人類臟器生產“頭號工廠”？
用“開天闢地”來形容小老鼠在生命科學和臨床醫學上的作為毫不為過。“人獸雜交胚胎”的生產試驗首被批准就落在了小鼠和大鼠肩頭——2019年7月30日，日本政府批准了一個利用誘導多能幹細胞（iPS細胞）在實驗鼠體內培育人類胰臟的研究項目。也就是說將實驗鼠作為“土壤”，人類幹細胞的“種子”在實驗鼠的胚胎裡成長，目標是長出胰臟器官。
日本學者計劃將人類細胞插入大鼠胚胎。 圖片來源：Science Pictures ltd/SPL
雜交胚胎的試驗早就存在，但培養時間不得超過14天，之後必須銷燬。但此次批准意味著，研究人員可將這種“雜交胚胎”移植到動物體內，並且繁殖出來。
這一研究項目由日本東京大學幹細胞學家Hiromitsu Nakauchi領導，此前，該團隊曾將小鼠的iPS細胞注射到無法產生胰腺的大鼠的胚胎中。大鼠形成了完全由小鼠細胞製成的胰腺。將胰腺移植回一隻經過糖尿病改造的小鼠後，大鼠產生的器官能夠控制血糖水平，有效治癒了糖尿病小鼠。
未來，會不會有一種別樣的“小鼠工廠”，為批量生產能在臨床上使用的待移植器官而日夜辛勞，仍需拭目以待。
★“鼠”你最像！“鼠鼠”那些傻傻分不清楚的鼠鼠鼠
★小白鼠經常被用於做實驗居然是因為這個，小編都臉紅了……
★老鼠竟然能開車、能排雷、能治病？人類：是個狠角
★都讓讓讓讓......真正的“鼠界大佬”們來了！
★沒想到他們都屬鼠！第一個就是鍾南山
★2020，“鼠”我們最強
★5G、8K、VR……鼠年春晚，好一桌高科技“年夜飯”
★暴露年齡的時候到了！這些與鼠有關的動畫片你看過幾部？
審核：朱麗
終審：冷文生
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