當精心培育的檸檬霜患上了面板癌……

第336次推送

雨林視角︱第五十五期

“ 豹紋守宮

檸檬霜

”

*豹紋守宮的困局

Damon

壁虎和人體面板癌之間

，有什麼關係？

6月24日，一篇發表於PLOS Genetics的論文指出，

與人體黑色素瘤密切相關的基因SPINT1，在壁虎體內突變後也能讓其患上面板癌

，這一發現為研究人體面板癌提供了一種新的模型動物。

論文的第一作者郭龍華（Longhua Guo）是加州大學洛杉磯分校（UCLA）做遺傳學的博後，而論文的實驗樣本，正是一群色彩明麗的可愛壁虎。對於這一發現，郭龍華表示，

“一切都是一個意外”

。

帶著面板腫瘤的檸檬霜 | credit： Longhua Guo， Steve Sykes

⊙“薄命”檸檬霜

故事要從一位名叫史蒂夫·賽克斯（Steve Sykes）的壁虎 “販子” 說起。

史蒂夫可不是那種走街串巷叫賣壁虎的小商販，事實上，他是

全美最大的守宮繁育者

，有自己的公司和團隊，

從事守宮繁育工作已20餘年

。從最初的興趣愛好開始，他將繁育守宮發展成一個可以養家餬口，並且提供十多個工作崗位的事業。

豹紋守宮

（Eublepharis macularius）原產於中東和南亞，是一種性格溫順、色彩奇特的壁虎品種，近年來越來越受到寵物愛好者（尤其是青少年）的喜愛，現今

市面上販售的幾乎都是人工繁育而不是野生捕捉的個體

［1］。

根據面板顏色和花紋的不同，豹紋守宮分為很多品種，史蒂夫最喜歡的一個品種，有著黃白相間的面板和黑色的斑點，它有一個好聽的名字：

檸檬霜

（Lemon Frost）。

體色、花紋各異的豹紋守宮，A為野生型的豹紋守宮 | credit： Longhua Guo， Steve Sykes

史蒂夫第一次見到檸檬霜，是在2015年的一場拍賣會上。

普通豹紋守宮的檸檬霜突變體，A為野生型，B為野生型背景下的檸檬霜；D為暴風雪（豹紋守宮的一個品種），E是暴風雪背景下的檸檬霜 | 圖源［2］

2012 年，佛羅里達的一家壁虎公司第一次繁育出漂亮的檸檬霜，2015年，他們選了一公一母兩隻檸檬霜壁虎進行拍賣——小霜霜先生和霜女士（Mr。 and Ms。 Frosty）。史蒂夫一眼就相中了這兩隻漂亮的小傢伙，為此一擲千金，用每隻1萬美元的價格將它們買了下來。

隨後，史蒂夫

利用小霜霜和其他雌性豹紋守宮雜交，培育出了許多新的檸檬霜。

這些黃黃軟軟的小動物深得史蒂夫的喜愛，他將它們細心地呵護起來。

但很快，他發現事情不對勁：

許多檸檬霜的面板長出了白色的腫瘤，其中一些個體的腫瘤越長越大，使它們行動困難，甚至腫瘤破裂造成感染。

看著精心培育的壁虎一批批患上面板腫瘤，史蒂夫開始慌了，他很想搞清楚，到底是什麼原因使得這些檸檬霜遭此橫禍？

檸檬霜的腫瘤和它迷人的顏色之間有無關係？

無巧不成書。就在這個時候，他收到了一個神秘人發來的郵件，發件人希望他提供數量足夠多的壁虎，以此來支撐他們的科學研究。

發這封郵件的人，正是郭龍華。

正為檸檬霜患面板腫瘤而一籌莫展的史蒂夫，收到郵件後欣然應允，他表示，自己不但可以為郭的科學研究提供壁虎樣本，而且不收費！但他有一個條件：希望郭及所在的團隊能幫忙研究一下，他的這些寶貝檸檬霜到底是怎麼回事。

⊙500萬美金的遺傳樣本

日曆翻回到2017年，彼時的郭龍華正在UCLA做遺傳學博後，他的導師萊昂尼德·克魯格利亞克（Leonid Kruglyak）是霍華德休斯醫學研究所研究員、加州大學洛杉磯分校遺傳學家。郭龍華本人也是個壁虎愛好者，他對豹紋守宮很感興趣，一開始他想做點

“有趣的東西”

，比如：豹紋守宮面板顏色和圖案背後的遺傳學原理。

要做研究，得有足夠的樣本，郭龍華開始在網上尋找能提供大量豹紋守宮的人或單位。他搜尋了十幾個做壁虎繁育的人，然後挨個給這些人打電話、發郵件。表明來意後，有三個人給了他回覆，表示願意提供壁虎支援他做研究，但其中兩個人都不讓他從壁虎身上提取DNA。

不讓提取DNA，那還怎麼研究遺傳學的東西？

好在還有一個人，回覆郵件十分熱情，表示願意提供幫助，且允許郭和團隊從壁虎身上提取DNA，這個人就是史蒂夫。

回想起當時的故事，郭龍華很是感慨。在他眼中，史蒂夫不只是一個繁育和售賣壁虎的商人，更是一個對科學充滿熱情的研究者。

收到郵件回覆後，郭龍華十分驚喜，他馬上給史蒂夫打了電話。在電話中，史蒂夫說起了自己的寶貝檸檬霜，希望郭能幫忙研究一下檸檬霜的腫瘤問題。兩個多小時的交流之後，郭龍華決定：就如史蒂夫所說，

進行檸檬霜面板腫瘤背後的遺傳學研究。

2017年9月，郭龍華給史蒂夫發的第一封郵件 | 圖源受訪者提供

史蒂夫為郭龍華的團隊提供了500只珍貴的檸檬霜，這是一份大量的遺傳學樣本。要知道，人工繁育的壁虎並不便宜，花色好看的一隻能賣上千美元，若按當時史蒂夫買小霜霜的價格算，這份 “禮物” 價值500萬美元！

此外，在研究過程中，史蒂夫還向郭龍華分享了他這20年來繁育不同壁虎的所有記錄和遺傳學內容。

萬事俱備，郭龍華和團隊開始了對檸檬霜的觀察和研究。

⊙找到了！是SPINT1

在郭龍華看來，團隊關於壁虎的研究雖然複雜，但背後的意義卻是重大的——不僅能幫助史蒂夫解決檸檬霜的致病原因，還可能對鑑定人類遺傳疾病的突變產生借鑑意義。

不同於實驗室常見的果蠅、線蟲等模型動物，壁虎並不能在幾天或者幾周的時間裡產生上百個後代，它們的

家系結構

和人類社會有更多的相似之處。

基因組和人類也是差不多大，所以獲得遺傳資訊的方法學也可以相互借鑑。

一開始，郭龍華肯定了檸檬霜面板出現白色腫瘤的現象是基因突變。根據史蒂夫提供的繁育所得的遺傳學相關資料，他認為這應該是一個

單一突變

。“這是一個新的、自然發生的突變。來自於一個受精事件，剛發生幾年的時間，且符合孟德爾的遺傳學規律，所以我們覺得不會是多個突變。”

郭龍華的研究團隊人不多，主要成員除了他和導師萊昂尼德，還有一位統計學家、兩名本科生和兩位獸醫學教授。

研究團隊切下檸檬霜的尾巴，或用棉籤擦拭其臉頰內側，獲取了DNA樣本後，開始進行基因組測序。

為了能夠用少量的經費獲得大量樣品的遺傳資訊，他們使用

限制性位點相關DNA測序技術

（RAD-Seq）對188只檸檬霜進行了基因測序分析，包括33只超級檸檬霜（純合子檸檬霜的雜交後代，具有突出的顏色表型和增厚的面板）‍‍‍‍、116只普通檸檬霜和39只野生型檸檬霜個體。他們共鑑定了14857個SNPs（即單核苷酸多型性，廣泛存在於基因組中，由單個核苷酸的變異所引起的DNA序列多型性）。這一萬多個位點，就像路牌一樣標記著整個基因組序列，方便後續的分析。

隨後，團隊對這些 “路牌” 進行了

全基因組關聯分析

（Genome-wide association studies， GWAS）——這是鑑定人類遺傳疾病的常用方法，能全基因組範圍內找出存在的序列變異，透過統計學分析篩選出與疾病相關的單核苷酸突變位點。

在分析完檸檬霜的基因組之後，郭龍華團隊大概找出了幾十個可能跟檸檬霜突變體中白色斑點和腫瘤生長相關的基因位點。他們隨後分析了染色體進化的資訊，發現這些位點大部分都在染色體的同一個區域。

為了找出更為關鍵的位點，他們把更多的樣本按照表型分類後（超級檸檬霜、普通檸檬霜和野生型），把每一類樣本的DNA混合在一起進行了

全基因組測序

。這可以幫助他們檢測在已鑑定區域內可能遺漏的突變，和分析突變的分佈頻率。最後他們終於找出了檸檬霜患病的罪魁禍首：一個名為

SPINT1的基因突變

。這個基因

同時控制檸檬霜的面板顏色和腫瘤

，與郭龍華和導師最初的猜想是一致的。

檸檬霜突變體的腫瘤生長和轉移。A：從左到右分別為野生型檸檬霜（+/+）、普通檸檬霜（lf/+）和超級檸檬霜（lf/lf）；B：發生突變的檸檬霜個體的腹側面板腫瘤；C：厚層白色腫瘤細胞（ lf / lf ）與正常白細胞（+/+）；D：檸檬霜突變個體中肝臟和口腔中的白色腫瘤細胞 | 圖源［2］

具體來說，

突變的SPINT1基因可能引起了壁虎面板中虹膜細胞

（iridophores）

的過度增殖。

這些細胞是白色的，當面板中的白色背景變得厚重，檸檬霜的檸檬色就會顯得鮮豔明亮，但面板腫瘤也會隨之而來了。

白色細胞增多的檸檬霜 | credit： Longhua Guo， Steve Sykes

在這裡要解釋一下虹膜細胞的概念。在生物體內，產色細胞（Color-producing cells）形成生物體的顏色和圖案：如黑色素細胞（melanocytes）會以化學方式產生色素，虹膜細胞（iridophores）則透過製造晶體產生結構性顏色。虹膜細胞廣泛存在於昆蟲、魚類、鳥類、兩棲動物和爬行動物中，不同型別的虹膜細胞會產生不同的顏色。變色龍和章魚的偽裝色就來自於其對虹膜細胞的調控。

⊙新的疾病模型

SPINT1基因此前已經被證實與人類的面板癌有關，是一個與人類面板黑色素瘤有關的

腫瘤抑制基因

。雖然良性黑色素瘤可以在早期發現後透過手術切除治癒，但就目前而言，惡性黑色素癌的5年存活率只有15-20%。

郭龍華告訴《知識分子》，在此之前，雖然小鼠既是哺乳動物，也是常見的模型動物，

但它並沒有很好地複製人體黑色素瘤的表型：

SPINT1這個基因可以在小鼠中抑制腫瘤的發生，但是面板的表型並不是黑色素瘤。而且如果不是在成體中誘導突變，SPINT1的缺失會導致小鼠胚胎的死亡。在斑馬魚中的突變會引起面板細胞的增殖，但也不是產色細胞瘤。用於研究人體黑色素瘤的斑馬魚SPINT1基因突變模型需要額外引入HRAS突變或者移植黑色素瘤細胞。

而關於檸檬霜壁虎的新發現，則為人體黑色素瘤的研究增加了新的模型動物

，未來可能會開闢一條人體黑色素瘤新的研究道路。