构建人类疾病果蝇模型的方法及局限

目前用于构建人类疾病果蝇模型的方法主要有3种。

第一种是正向遗传学方法。它利用甲基磺酸乙酯处理、转座子插入等技术，诱导果蝇基因发生突变，从中筛选跟所感兴趣的人类疾病表型类似的突变体，再进一步鉴定该果蝇品系中发生突变的具体基因，以此推测可能导致该疾病发生的人类同源基因。但是，要定位（mapping）某个果蝇突变体里，究竟哪个基因的突变导致了该疾病的类似表型，并不是一件简单的事情，特别在新一代的测序技术蓬勃发展起来之前。另外，利用这种方法筛选的突变体果蝇，即便表型与某种疾病的临床表现相似，也不意味着该基因就一定与这种疾病相关。因此，利用此方法构建的人类疾病模型，具有相当程度的不确定性。

第二种是利用逆向遗传学方法，从已知人类致病基因的果蝇同源基因出发，利用果蝇模型中成熟的遗传学工具，使该基因降低表达、不表达或过表达，或者诱导该基因发生突变，使得该基因的产物发生活性降低或升高、定位异常、蛋白质修饰异常、降解障碍等，以此研究该基因的正常生理功能，以及在疾病过程中所发挥的作用。人类神经退行性疾病的很多致病基因，可以在果蝇基因组中找到其同源基因。比如阿尔茨海默病的致病基因App（编码致病淀粉样蛋白Aβ），它在果蝇里的同源基因是Appl。有趣的是，科学家们发现，果蝇中的Appl基因过量表达，会造成神经元突触间信息传递功能的紊乱，这为研究Aβ以及App基因突变导致阿尔茨海默病的发病机制，提供了新思路。需要注意的是，并非所有疾病的致病基因，都能在果蝇基因组中找到同源基因，比如帕金森病的致病基因SNCA，目前尚无果蝇同源基因的报道。(www.xing528.com)

第三种方法即直接将人类致病基因导入果蝇基因组中进行表达。比如利用Gal4/UAS系统，将人源的致病基因或其突变体，特异性地表达在与该疾病相关的细胞或组织中，从而构建具有该疾病表型和病理变化的果蝇模型。利用这种方法构建的人类疾病模型，不要求果蝇基因组具有相应致病基因的同源基因，而是基于人源基因在果蝇的细胞组织中发挥相同或相近的功能，具有相同或相近的信号调节通路，存在相同或相近的作用机理，借此对该致病基因或其突变导致疾病发生的整个过程，进行全面深入的研究。此类方法的局限性在于，只适用于致病基因或其突变体是因表达水平升高、蛋白质活性异常增加或获得性毒性等导致疾病发生的情况，而对基因功能缺失或下降所导致的人类疾病，则难以通过此类方法建立起相对应的果蝇模型。