[生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)：關(guān)乎衰老與癌變] 細(xì)胞分化衰老癌變

　　　　透視諾獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng) 　　從10月5日開始,2009年諾貝爾獎(jiǎng)漸次揭曉。至10月7日,生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)、物理學(xué)獎(jiǎng)、化學(xué)獎(jiǎng)三個(gè)自然科學(xué)方面的獎(jiǎng)項(xiàng),已先后頒出;共有九名科學(xué)家分享這一殊榮,得以名列最具榮耀的“科學(xué)殿堂”。
　　并不令人意外的是,在這三個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)中,生命科學(xué)和信息技術(shù)仍獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。即使化學(xué)獎(jiǎng),包括今年在內(nèi),過(guò)去十年中有六年的獎(jiǎng)項(xiàng)都與生命科學(xué)息息相關(guān)
　　
　　對(duì)端粒和端粒酶的研究,開啟了人類認(rèn)識(shí)衰老與癌癥的曙光
　　
　　早在2002年10月,現(xiàn)任北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)饒毅就在一篇文章中,把美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校的伊麗莎白?布萊克本(Elizabeth H. Blackburn)、約翰?霍普金斯醫(yī)學(xué)院的卡羅爾?格雷德(Carol W. Greider)對(duì)端粒和端粒酶的研究,列為21項(xiàng)有望獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的工作和科學(xué)家之一,因?yàn)檫@一研究關(guān)乎人類對(duì)衰老和癌癥的真正了解。
　　10月5日,當(dāng)上述兩人和霍華德?休斯醫(yī)學(xué)研究所的杰克?紹斯塔克(Jack W. Szostak),因?yàn)椤鞍l(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶如何保護(hù)染色體”而獲得這一獎(jiǎng)項(xiàng)時(shí),其實(shí)已在很多人甚至獲獎(jiǎng)?wù)弑救说囊饬现小?
　　
　　染色體的“安全帽”
　　
　　作為細(xì)胞核中由脫氧核糖核酸和核蛋白組成、可以被堿性染料染色的線狀物質(zhì),染色體是人類遺傳物質(zhì)的主要載體。
　　早在上世紀(jì)30年代,美國(guó)科學(xué)家赫爾曼?繆勒(Hermann Muller)和芭芭拉?麥克林托克(Barbara McClintock)就觀察到染色體末端的特殊結(jié)構(gòu),并稱之為端粒(telomeres)。兩位科學(xué)家推測(cè),端�？赡艹洚�(dāng)著保護(hù)染色體的角色,但對(duì)于其具體如何起作用,卻一無(wú)所知。
　　直到上世紀(jì)70年代,當(dāng)時(shí)在英國(guó)劍橋大學(xué)兩屆諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主弗雷德?桑格(Fred Sanger)手下攻讀博士的伊麗莎白?布萊克本,有些偶然地闖入這一領(lǐng)域。
　　當(dāng)時(shí),弗雷德?桑格小組正在研究繪制基因組圖譜的方法。伊麗莎白?布萊克本意識(shí)到,可以通過(guò)同樣的方法來(lái)為染色體末端測(cè)序。但由于條件所限,她還無(wú)法馬上驗(yàn)證自己的這一想法。
　　不久之后,伊麗莎白?布萊克本進(jìn)入美國(guó)耶魯大學(xué)開始博士后研究工作。在研究四膜蟲時(shí),她注意到,在染色體的末端,一段DNA片段被高度重復(fù),而這段基因片段的功能卻并不清楚。
　　與此同時(shí),杰克?紹斯塔克也觀察到,當(dāng)一種微型染色體被植入到酵母細(xì)胞的時(shí)候,染色體會(huì)出現(xiàn)迅速退化。
　　1980年,伊麗莎白?布萊克本首次公布了她的研究數(shù)據(jù)。這引起了杰克?紹斯塔克的興趣,他決定與布萊克本一起,設(shè)計(jì)一個(gè)跨越物種界限的試驗(yàn)。
　　通過(guò)四膜蟲的染色體,伊麗莎白?布萊克本找到了那段被高度重復(fù)的基因片段――端粒DNA。杰克?紹斯塔克則把這種基因片段變成了微型染色體植入到酵母細(xì)胞中,結(jié)果,四膜蟲的端粒DNA保護(hù)了酵母細(xì)胞的染色體。
　　該結(jié)果1982年正式發(fā)表后引起轟動(dòng),因?yàn)檫@一細(xì)胞工作機(jī)制之前從未被認(rèn)知過(guò)。不久,科學(xué)界逐漸發(fā)現(xiàn),對(duì)于絕大多數(shù)植物和動(dòng)物來(lái)說(shuō),從最簡(jiǎn)單的阿米巴蟲到人類,都遵循著同樣的規(guī)律。
　　1984年,卡羅爾?格雷德作為伊麗莎白?布萊克本的研究生,開始一起探索端粒DNA的形成,是否可能與一種未知的酶有關(guān)。
　　當(dāng)年的圣誕節(jié),卡羅爾在一個(gè)細(xì)胞提取物中發(fā)現(xiàn)了酶活性的跡象。她們把這種由RNA和蛋白質(zhì)組成的酶,命名為端粒酶。端粒酶合成了端粒DNA,而端粒DNA又吸引著蛋白質(zhì)的加入,最終形成染色體末端的“安全帽”――端粒。
　　
　　打開新“窗口”
　　
　　端粒和端粒酶的發(fā)現(xiàn),為科學(xué)家認(rèn)識(shí)衰老與癌癥這兩種復(fù)雜的生命過(guò)程,打開了新的“窗口”。
　　細(xì)胞在分裂過(guò)程中,會(huì)隨著時(shí)間流逝,逐步喪失端粒酶的活性,使得端粒逐漸變短。染色體如果缺乏足夠的保護(hù),就很難完整復(fù)制,細(xì)胞也會(huì)因此變得衰老。
　　北京大學(xué)衰老研究中心主任、中國(guó)科學(xué)院院士童坦君告訴記者,根據(jù)該中心對(duì)人體淋巴細(xì)胞的測(cè)定,細(xì)胞每增加一代,端粒長(zhǎng)度平均縮短35個(gè)堿基點(diǎn)。
　　如果端粒酶能保持活性,在細(xì)胞分裂的過(guò)程中,端粒就會(huì)像安全帽一樣保護(hù)著染色體的完整性,細(xì)胞衰老就會(huì)被推遲。
　　實(shí)際上,在人體中就有現(xiàn)成的例子,那就是癌癥細(xì)胞。以宮頸癌HeLa細(xì)胞為例,在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)其進(jìn)行體外培養(yǎng)傳代至100代和150代,細(xì)胞代數(shù)差了50代,不同代數(shù)細(xì)胞的染色體端粒長(zhǎng)度卻幾乎一樣。這就是因?yàn)槎肆Ｃ副Ｗo(hù)了HeLa細(xì)胞的端粒免遭磨損,從而保持了癌細(xì)胞無(wú)限增殖的活力。
　　雖然衰老被普遍認(rèn)為和整個(gè)機(jī)體有關(guān),是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,但這一發(fā)現(xiàn)仍十分重要。人類也許可以從邪惡的癌細(xì)胞中學(xué)習(xí)如何永葆端粒酶的活性,使染色體盡可能長(zhǎng)時(shí)間地傳承下去,從而延緩衰老。同時(shí),通過(guò)抑制癌細(xì)胞端粒酶,也有望為癌癥預(yù)防和治療開辟新的路徑。
　　長(zhǎng)期從事細(xì)胞衰老及端粒酶生物學(xué)研究的北京師范大學(xué)叢羽生教授則對(duì)記者表示,現(xiàn)在的研究表明,端粒酶的作用不僅僅是合成端粒,還有很多新的功能,比如說(shuō)基因轉(zhuǎn)錄。目前,這些新功能的機(jī)制還不是很清楚,而端粒酶的新功能很可能是它在衰老和腫瘤中的發(fā)揮作用機(jī)制之一,無(wú)疑也將是未來(lái)的研究重點(diǎn)。
　　
　　女性“半邊天”
　　
　　今年的三位獲獎(jiǎng)?wù)咧?有兩位均為女性。48歲的卡羅爾?格雷德,更是100年來(lái)最年輕的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)女性得主。
　　卡羅爾將其歸功于“建立者效應(yīng)”。所謂建立者,指的是耶魯大學(xué)的喬?高爾,他訓(xùn)練了布萊克本和其他女科學(xué)家。而這些女科學(xué)家又訓(xùn)練了其他女性,因?yàn)榕�人們總是更趨向于和同性合作�?
　　對(duì)于正在約翰?霍普金斯醫(yī)學(xué)院度過(guò)第五年的博士生金鵬來(lái)說(shuō),卡羅爾?格雷德作為一位系主任,除了敏銳的洞察力,更有著事必躬親的勤勉態(tài)度和嚴(yán)格的學(xué)術(shù)風(fēng)范。
　　約翰?霍普金斯醫(yī)學(xué)院分子生物學(xué)和遺傳學(xué)系有師生100余人,該系各個(gè)實(shí)驗(yàn)室會(huì)定期輪流匯報(bào)實(shí)驗(yàn)室的工作進(jìn)展,卡羅爾?格雷德每次必定會(huì)準(zhǔn)時(shí)到場(chǎng)。
　　學(xué)院還設(shè)置有一個(gè)“論文俱樂(lè)部”(Journal Club),由學(xué)生講解最新發(fā)表在著名期刊上的論文。為了能讓學(xué)生深入理解論文涉及的研究,學(xué)院會(huì)為每位學(xué)生指定一位針對(duì)論文的指導(dǎo)老師。金鵬所講解論文的指導(dǎo)老師,正是卡羅爾?格雷德。
　　學(xué)院規(guī)定需提前三周將論文發(fā)給導(dǎo)師,提前一周向?qū)�師“預(yù)演”論文講解的過(guò)程�？紤]到卡羅爾?格雷德事務(wù)繁忙,金鵬以為她可能不會(huì)好好看論文,所以遲了兩天才把論文發(fā)給卡羅爾?格雷德,這招致了卡羅爾?格雷德的嚴(yán)厲批評(píng)。因?yàn)樵谒�看�?lái),最后期限就是最后期限,“不管怎么樣,必須遵守規(guī)矩”。
　　諾貝爾獎(jiǎng)公布當(dāng)天,約翰?霍普金斯醫(yī)學(xué)院特地為她舉行了一個(gè)小型的慶祝會(huì)。但慶祝會(huì)上,卡羅爾?格雷德并沒(méi)有為自己慶祝,而是表示要“為科學(xué)而慶�！�(Happy for science)。畢竟,無(wú)論個(gè)體多么輝煌,都無(wú)法超越科學(xué)本身。

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