本報駐加拿大記者馮衛(wèi)東

　　在加拿大國際頂尖醫(yī)學科學獎——蓋爾德納獎2015年授予的7名獲獎者中，有5名國際學者得獎。他們的獲獎是因為在揭示細胞內部的基本運作過程方面作出的杰出貢獻。他們的發(fā)現(xiàn)并不針對某一種特殊疾病，在大多數(shù)情況下，這些突破性實驗都完成于十幾年前，但它們對人類健康的影響才剛剛顯現(xiàn)出來。他們揭開的細胞如何自我調控的“黑匣子”，或將幫助人類理解生命究竟是如何運行的。

　　1665年，英國博學家羅伯特·胡克寫到，他通過顯微鏡凝視的軟木薄片，發(fā)現(xiàn)里面充斥著小小的空房間，于是他用了“細胞”一詞來形容他所看到的這些空洞的小房間。胡克當然不知道，其實他懵懵懂懂之中發(fā)現(xiàn)的是生命的基本單元和現(xiàn)代醫(yī)學的關鍵。因為科學家隨后認識到，有生命的東西都是由細胞組成的。但是，它們并不是空的。

　　細胞更像是一個城市。這個巨大的集成系統(tǒng)有條不紊地協(xié)同工作著，它們調集資源、給生產線供能、鍛造精美結構、處理廢物、保存信息和延續(xù)增長。但與任何人類城市不一樣的是，一個細胞就是一個自我管理的大都市，在這里不需要官僚來維持運行，靠的只是基因的指引和幾十億年的進化磨練。我們的生命則完全依賴于它。

　　一、細胞的供應鏈

　　得獎者：美國紐約威爾康乃爾醫(yī)學院癌癥研究中心主任路易斯·坎特利，他發(fā)現(xiàn)了一個可告訴細胞什么時候能獲得營養(yǎng)的系統(tǒng)，提出了糖尿病和癌癥間的關聯(lián)性。

　　正如一個城市必須輸入糧食和能源，一個細胞也需要引進資源以維持自身成長。但是，應當在什么時候放下連接城里城外的吊橋呢？對于細胞來說，答案取決于不同類型分子間的相互作用鏈，一個分子觸發(fā)下一個分子。這些相互作用的總和傳達了外部環(huán)境的信息，從而使細胞作出響應，在有物資供應時將其帶進來。

　　上世紀80年代中期，路易斯·坎特利試圖弄清胰島素是如何激活細胞吸收關鍵營養(yǎng)物質葡萄糖的。他發(fā)現(xiàn)一種酶可檢獲胰島素已被穿透細胞膜的受體探測到的信息。酶觸發(fā)了內部信令系統(tǒng)，并最終使細胞泵出葡萄糖?？蔡乩l(fā)現(xiàn)的這種磷脂酰肌醇三激酶對身體功能至關重要。當系統(tǒng)滯后時，葡萄糖會進入血液，導致糖尿病。當其運行過載時，癌細胞可迅速吞噬助長腫瘤生長的營養(yǎng)物質。

　　二、細胞的生長機制

　　得獎者：瑞士巴塞爾大學邁克爾·霍爾教授，他發(fā)現(xiàn)了一種可讓細胞知道什么時候生長的蛋白，這種蛋白在癌癥擴散方面發(fā)揮著重要作用。

　　1989年，科學家們對雷帕霉素非常好奇，因為這種首先在蒙特利爾分離出的藥物被證明可有效抑制免疫系統(tǒng)，并防止捐贈器官發(fā)生排斥反應，但當時并沒有人了解雷帕霉素的工作原理。雷帕霉素的名稱來自其最初發(fā)現(xiàn)于拉帕努伊島（復活節(jié)島）的土壤樣本中，由微生物攻擊真菌產生。邁克爾·霍爾使用酵母細胞對雷帕霉素進行研究中，最終描繪出了雷帕霉素破壞相互作用的復雜過程圖。在這個過程中，他發(fā)現(xiàn)雷帕霉素的攻擊目標是一種蛋白，其在細胞增殖控制中扮演重要角色。

　　這種蛋白被證明是負責細胞生長和大小的中央控制器。當人類通過鍛煉形成肌肉，大腦形成新的連接促進學習時，細胞也在生長，雷帕霉素的目標蛋白（TOR）也在工作。那么問題來了，當TOR出現(xiàn)故障時，它又在做什么？答案就是促進癌細胞轉移。這項研究為應對癌癥和各種代謝性疾病打下了基礎。

　　 三、細胞的回收機制

　　得獎者：日本東京工業(yè)大學大隅良典教授，他發(fā)現(xiàn)了一種通用回收服務機制，可使細胞在資源枯竭時維持存活。

　　城市居民必須回收資源，細胞也是如此。但對于細胞來說，回收是一個生死攸關的問題。當營養(yǎng)稀缺時，細胞擁有一個系統(tǒng)，可打破舊的或不必要的機制，并從中獲益以保持自身的延續(xù)。這一自噬系統(tǒng)，將可用于回收的物質隔離在被稱為自噬體的小泡中，這個小泡發(fā)生遷移并與作為細胞回收中心的溶酶體合并，其中的酶將大分子進行分解，準備再利用。

　　1988年，大隅良典在對酵母細胞的研究中首次發(fā)現(xiàn)并描繪了細胞的這一重要功能。整個系統(tǒng)的動態(tài)性非常強，因此了解其運行并不容易，但得益于多年的顯微技術經驗，大隅良典不僅看到了正在運行的自噬行為，還找出了導致其失效的突變細胞。這反過來又促使他發(fā)現(xiàn)了自噬所必需的基因和運行這一過程的分子機制。雖然這只是在酵母中開展的一項基礎研究，但此項發(fā)現(xiàn)被廣泛認為是人類細胞存活研究的基礎，自噬問題對阿爾茨海默氏癥的形成具有重要影響。

　　 四、細胞的質控體系

　　得獎者：美國羅切斯特大學RNA生物中心主任林恩·馬奎特，她發(fā)現(xiàn)了使錯誤指令遠離脫軌細胞的機制，為遺傳疾病的病因研究打開了一扇窗。

　　每一個細胞都需要指令以在正確的時間行動、生存和死亡。這些指令來自一個細胞DNA庫，在這里細胞可以復制成長長的粘性分子——信使RNA，然后發(fā)送出去形成所有細胞活動的基本組成部分——蛋白質。但問題是有時這些指令會發(fā)生錯誤。

　　林恩發(fā)現(xiàn)，所有的細胞都會犯錯，但細胞有一種機制可以識別和消除不良的指令，這就是所謂的無義信使RNA。林恩的最初動機是想要理解蛋白生產中的問題是如何導致囊性纖維化、癌癥等一系列疾病的。上世紀80年代，她開始探索這個問題，并在接下來的30多年研究中發(fā)現(xiàn)了細胞中有一個重要的質量控制體系。因為無義信使往往起源于DNA中的致病基因突變，此項發(fā)現(xiàn)有助于確定疾病的確切原因，為未來的疾病治療開辟了新方式。

　　 五、細胞的監(jiān)管機制

　　得獎者：日本大阪大學實驗免疫學實驗室副主任坂口文志，他發(fā)現(xiàn)的調控T細胞可平衡免疫系統(tǒng)，使身體免受自身攻擊。

　　要建立一個健康的有機體，細胞必須齊心協(xié)力而且專業(yè)化，其中最專業(yè)的是T細胞，它是免疫系統(tǒng)的捍衛(wèi)者。T細胞可產生破壞性酶來摧毀致病原。當T細胞不能識別入侵者和健康組織間的差異時，就會導致自身免疫性疾病。

　　上世紀80年代，坂口文志通過小鼠研究發(fā)現(xiàn)，在胸腺中存在一種新型T細胞，可減緩免疫反應并預防感染后自身免疫性疾病。這種調控T細胞，可為免疫系統(tǒng)中提供重要的平衡。這種平衡可在一個方向上進行調節(jié)，以幫助治療炎癥性腸病等，也可在另一個方向進行調節(jié)，使免疫系統(tǒng)在同癌癥的生長和擴散進行作戰(zhàn)時更具殺傷力。

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