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2016年诺贝尔医学奖-细胞自噬作用机理的意义

2017-01-03

瑞典斯德哥尔摩当地时间3日中午11时30分,2016年诺贝尔生理学或医学奖在瑞典卡罗林斯卡医学院揭晓,日本科学家大隅良典(Yoshinori Ohsumi)荣获这一奖项,奖金为800万瑞典克朗(约合人民币625万元)。

细胞自噬作用机理的发现在此之前的2012年就获得了有“日本诺贝尔奖”之称的京都奖,这似乎是一种预示,但是,今年的诺贝尔生理学或医学奖还是体现了诺贝尔奖长期以来秉持的一种理念,重视基础研究的成果,细胞生物学这种生物医学的基础研究内容仍然是诺贝尔奖所青睐的。

细胞自噬是一个非常基础的研究,这一现象早在20世纪50年代就被发现,已经有无数研究人员在研究,也产生了大量的成果,仅仅是自噬基因Atg家族就发现有30多个,而且研究细胞自噬的鼻祖并非是大隅良典,而是比利时科学家杜夫(Christian de Duve),他在20世纪50年代通过电镜观察到自噬体结构,并且在1963年溶酶体国际会议上首先提出了“自噬”这种说法。但是,他与另外二人因发现溶酶体而共同获得1974年诺贝尔生理学和医学奖。

大隅良典的获奖当然不是靠运气,即因为杜夫已经获得过诺贝尔生理学或医学奖而让出了位置,而是因为尽管有很多人研究细胞自噬,但大隅良典有独特的首次发现,即通过酵母研究发现和克隆了第一个酵母自噬基因Atg1以及自噬标志物LC3。这是创新的具体体现,这种情况也与日本重视基础研究分不开,在生物医学、物理和化学方面都是如此。

迄今日本已经有4人获得诺贝尔生理学或医学奖,分别是利根川进(因阐明了多种抗体培养的遗传原理而获1988年诺贝尔生理学或医学奖),山中伸弥(因发现诱导多能干细胞而获得2012年诺贝尔生理学或医学奖),大村智(因发明了治疗盘尾丝虫病和淋巴丝虫病的药物阿维菌素而获2015年诺贝尔生理学或医学奖)和大隅良典。

从这四人的研究内容看,只有大村智的研究涉及临床和药物,其他三人的研究则是基础研究。这是否为日本生物医学界和科学界的一种参悟难以下定论,但是,从日本已经获得的三项自然科学奖来看,都是基础研究的内容居多,尤其是获得诺贝尔物理奖的最多,达9人,而且绝大部分是基础究。例如小柴昌俊因“神冈中微子观测”获得2002年物理学奖,益川敏英和南部阳一郎因发现破缺对称的起源并因此预测出自然界中至少有三种夸克家族的存在而获得2008年诺贝尔物理学奖。

在获得诺贝尔奖人数最多的前10名中(美国、英国、德国、法国、瑞典、日本、俄罗斯、瑞士、荷兰、意大利),日本名例第6位,有23人获奖,原因也在于重视基础研究的结果。这或许是日本的诺贝尔奖战略目标。

不过,重视基础研究是诺贝尔奖一以贯之的倾向和导向,这是有充分理由的。细胞研究就是生物医学的基础大项之一。细胞自噬又称Ⅱ型程序性细胞死亡,而第一个被认定细胞死亡的是细胞凋亡,即程序性细胞死亡(PCD),也已获得2002年的诺贝尔生理学或医学奖(英国的悉尼•布雷内、美国的罗伯特•霍维茨和英国的约翰•苏尔斯顿,因发现器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因调节作用而获奖)。

现在的研究表明,细胞自噬和细胞凋亡二者共同调控细胞死亡。理解细胞自噬以及程序性细胞死亡对于认识衰老、分化及发育、免疫及清除微生物、肿瘤等疾病的病理生理过程有重要意义,例如治疗癌症和延缓老。例如,一项研究发现,TRAIL和Fas两种药物能通过激活细胞的死亡受体和细胞自噬,使细胞进入程序性死亡(凋亡)。自噬水平高的细胞对Fas更为敏感,而自噬水平低的细胞对TRAIL更为敏感,从而促使细胞凋亡。最重要的是,研究人员在不同类型的癌细胞中也观察到了类似的差异。

当然,细胞自噬应用于抗癌和治病还有多种途径。例如癌症细胞为了不被机体免疫系统发现和攻击,也会自噬自己的一部分身体,让自己身体保持正常状态,或者在缺乏营养时,癌细胞丢卒保车,吃掉一小部分自己以保证主体部分存活,等待有充足食粮时再死灰复燃。这时,如果能抑制癌细胞的自噬,就有可能受到免疫系统的识别而遭受攻击,并且可以让其真正粮尽弹绝而死亡。

对于神经退行性疾病,如阿尔茨海默病(老年性痴呆)也可以通过细胞自噬的原理来防治。β淀粉样蛋白(Aβ)沉积被视为阿尔茨海默病的主要病因,如果细胞自噬能特异性地吃掉β淀粉样蛋白,就有可能治愈或改善该病。

不过,所有这些都要依赖对细胞自噬机理的深入理解才能做到,基础研究正是在为实现这些美好而重大目标在夯实基础。


来源:观点中国 作者:张田勘