20世紀70年代末，一名情況不明的高血紅蛋白水平（hemoglobin level，Hb）的男子被送到了挪威Namsos醫院，隨后該男子的四位家庭成員也被診斷出患有此病。作為這個(gè)家庭的治療醫生，Kjell Kanel?nning徹底檢查了患者及其家人，但始終未發(fā)現病因。直到35年后CRISPR技術(shù)的出現，這種家族性血液疾病的病因才最終被破解。
“正常的Hb值在12.5到17之間（即每100毫升血液中血紅蛋白的克數），而患有這種疾病的人Hb值在20左右。這一數值遠遠超過(guò)了興奮劑的限制（服用興奮劑的主要判斷指標為血液中血紅蛋白含量的升高）。”挪威科技大學(xué)臨床與分子醫學(xué)系教授A(yíng)nders Waage介紹到。
Waage也是一名醫生， 90年代初，當他在St. Olavs醫院見(jiàn)到這個(gè)來(lái)自Tr?ndelag縣的家庭時(shí)，便決定介入到這個(gè)故事中。通過(guò)檢測，Waage發(fā)現，患者家庭成員既未吸毒也未生病，且有一半的家庭成員出生時(shí)就有這種情況。
之后，更多的研究人員開(kāi)始對這個(gè)病例感興趣，其中包括奧斯陸大學(xué)醫院的Bernt Ly。1983年，他和kanelloning等人寫(xiě)了一篇關(guān)于這一現象的科學(xué)文章。Waage回憶道：“現在看來(lái)，他們當時(shí)跟蹤的所有線(xiàn)索都是死路一條，根本無(wú)法檢查出任何東西。”
隨著(zhù)時(shí)間一點(diǎn)點(diǎn)的流逝，Waage接連下令進(jìn)行新的測試和調查，但都沒(méi)有找到線(xiàn)索。研究人員開(kāi)始不斷質(zhì)問(wèn)自己接下來(lái)將會(huì )發(fā)生什么。
恰逢當時(shí)，一名芬蘭滑雪者出現在醫學(xué)文獻中，他在世錦賽和奧運會(huì )上都獲得了幾塊金牌。測試顯示他的血紅蛋白水平為22，當時(shí)這一現象只能用興奮劑來(lái)解釋。但是，當芬蘭醫生對滑雪者的其他家庭成員進(jìn)行檢查時(shí)，他們發(fā)現其中30多人的Hb水平均超過(guò)20。
到90年代末，醫學(xué)方法有所改進(jìn)后，研究人員發(fā)現，芬蘭家庭中的促紅細胞生成素（EPO） 激素受體有一種先天突變，導致該受體一直處于興奮狀態(tài)（盡管EPO并不與受體結合）。這導致紅細胞過(guò)度產(chǎn)生，血液中Hb含量增加。至此，科學(xué)家們證實(shí)這種情況是先天性的，并將其稱(chēng)為家族性紅細胞增多癥。盡管具有同樣的高Hb結果，但顯然，這不是由注入血液興奮劑而導致的。
對Waage來(lái)說(shuō)，芬蘭家庭的研究意味著(zhù)，挪威Tr?ndelag的家庭可能最終找到了謎底。“我們可以用與芬蘭人一樣的方法，1998年，一篇碩士論文寫(xiě)了這個(gè)案例。這名學(xué)生觀(guān)察了挪威家庭中的EPO受體，以確定其突變是否與芬蘭家庭相似。”他說(shuō)。
“但答案是否定的。學(xué)生什么也沒(méi)發(fā)現，我們又回到了原地。”這項研究的共同負責人Anders Sundan說(shuō)。
Waage和Sundan承認，當時(shí)他們感到有點(diǎn)泄氣了。由于這對家庭來(lái)說(shuō)并未產(chǎn)生很大的影響，因此沒(méi)有人再去努力推動(dòng)這項研究。加之當時(shí)也沒(méi)有新的方法，研究人員除了等待好像也并沒(méi)有其他解決方法了。
01.一點(diǎn)發(fā)現
時(shí)間推至2004年，Waage參加了歐洲血液學(xué)協(xié)會(huì )（European Hematology Association）年會(huì )。在那里，他聽(tīng)取了巴塞爾大學(xué)的Radek C. Skoda教授的發(fā)言。隨后，Waage與Skoda取得聯(lián)系，討論了Tr?ndelag的家庭問(wèn)題。Skoda對這一現象很感興趣，他們進(jìn)行了接觸。在接下來(lái)的幾年里，他們收集了更多的信息，并交換了新的數據和觀(guān)點(diǎn)。
隨著(zhù)新千年的第一個(gè)十年里方法、測試和分析工具的不斷改進(jìn)，2008年，這項研究終于有了突破。研究人員發(fā)現：在所有受血紅蛋白水平增加影響的家庭成員中，基因組的有限區域是相同的。這個(gè)區域包含215個(gè)被測序的基因。讓所有人驚訝的是，他們發(fā)現了EPO基因的突變。Hb值高的家庭成員都有突變，而Hb值正常的家庭成員沒(méi)有突變。這項發(fā)現指出了EPO本身的一個(gè)錯誤。
02.想要更多
在這一發(fā)現之后，該項目又中斷了一段時(shí)間。“我們本可以滿(mǎn)足于找到導致這種情況的突變，即EPO基因的突變是家族性紅細胞增多癥的原因。這樣的新發(fā)現本身就很有趣了，但仍有一個(gè)懸而未決的問(wèn)題在困擾我們。”研究人員指出。
他們預計，這種突變可能會(huì )導致功能受損。那么這一切是怎么聯(lián)系在一起的呢？這也是他們要繼續解釋的。一個(gè)可能的答案或許正在慢慢成熟，但由于缺乏方法，回答這一問(wèn)題仍并不容易。
03.福音來(lái)臨
2016年，Waage收到了Skoda博士的電子郵件，信中說(shuō)他做了大量分子工作且取得了很好的成果。隨著(zhù)CRISPR基因編輯技術(shù)的出現，研究人員可以自由剪切和粘貼DNA片段并創(chuàng )建新的基因序列了。
研究小組做的第一件事就是將突變插入一個(gè)產(chǎn)生EPO的細胞中——果然，當突變插入時(shí)，細胞產(chǎn)生的EPO是原來(lái)的10倍，當EPO含量增加時(shí)，紅細胞生成增加，血紅蛋白值升高。最終，他們找到了正確的突變。
04.好奇心驅使
Waage說(shuō)：“35年來(lái)，這項研究一直受到好奇心的驅使。四代受影響的家庭成員增加了Hb升高或正常的人的數量，使找到與突變之間的聯(lián)系更容易。但最重要的是，這一時(shí)期技術(shù)的巨大進(jìn)步使我們有可能證明突變確實(shí)導致了Hb水平的升高。”
05.獨特的家庭之稀有生物
那么，這樣的研究在超出這類(lèi)家庭之外到底有何意義呢？顯然，這一發(fā)現具有轉移價(jià)值，有助于解釋其他疾病的相應突變變化。“這是自相矛盾的，在這種病因下，一個(gè)堿基的丟失卻導致了產(chǎn)量的增加。”Waage說(shuō)。
“25年后，我們發(fā)現了導致這種情況的突變；35年后，我們可以解釋為什么這種突變會(huì )導致紅細胞生成增加。這一路上，我們遇到了一位芬蘭滑雪者，加速了我們尋找答案的步伐。這是一次坎坷而有趣的旅程，所幸最終獲得了回報。” Waage說(shuō)，“至此，Tr?ndelag血液之謎也正式宣布告破。”
以上成果以“A Gain-of-Function Mutation in EPO in Familial Erythrocytosis”為題，發(fā)表在頂級醫學(xué)期刊New England Journal of Medicine雜志上。
06.影響健康？
對于受影響的家庭成員來(lái)說(shuō)，這種突變不會(huì )導致疾病，但可能會(huì )引發(fā)一種常見(jiàn)的頭痛癥狀，而該癥狀可通過(guò)傳統的放血進(jìn)行治療。一旦過(guò)量的血液被清除，他們就會(huì )感覺(jué)良好。
那么他們的體質(zhì)怎么樣呢？讓科研人員感到奇怪的是，出生時(shí)Hb水平就高的患者與通過(guò)興奮劑使Hb水平升高的人是不同的。毫無(wú)疑問(wèn)，用額外的EPO增加Hb水平對于提高健康水平是非常有效的。但是，出生時(shí)就擁有高水平EPO和 Hb的人并沒(méi)有獲得額外的健康促進(jìn)效果。
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