研究細(xì)胞凋亡的意義
細(xì)胞的作用
雷蒙德.戴維斯( R aymond Davis Jr)，美國，美國賓州大學(xué)物理天文系1914年生于美國。
小柴昌俊( M asatoshi Koshiba)，日本日本東京大學(xué)國際基本粒子物理中心1926年生于日本。
里卡爾多.賈科尼( R iccardo Giacconi),美國美國華盛頓特區(qū)聯(lián)合大學(xué)公司( A sso ciated Universities inc .)1931年生于意大利。
H?羅伯特?霍維茨于1947年5月8日出生于美國芝加哥。先后于1972年和1974年取得哈佛大學(xué)生物學(xué) 碩士和博士學(xué)位，后歷任麻省理工學(xué)院助理教授、副教授、教授。霍維茨得知自己獲獎(jiǎng)時(shí)正在法國度假，他表示“這太令人高興了，我一會(huì)兒要在午餐前干一杯香檳。再也沒有比得知自己的發(fā)現(xiàn)被應(yīng)用到治療人類的疾病上而讓我高興的事了。”
約翰? E?蘇爾斯頓生于1942年3月27日，1963年獲英國劍橋大學(xué)學(xué)士學(xué)位，1966年獲劍橋大學(xué)博士學(xué)位。1969年加盟布倫納在劍橋大學(xué)的分子生物實(shí)驗(yàn)室 科研小組，這個(gè)小組首次確認(rèn)了 D NA結(jié)構(gòu)并公布了線蟲的基因圖譜。蘇爾斯頓被視為人類基因圖譜之父之一。他極力主張公開人類基因圖譜，并指責(zé)私人公司利用基因圖譜牟利的行為是“完全不道德”。得知自己獲獎(jiǎng)后他既吃驚又高興，而且強(qiáng)調(diào)了布倫納和霍維茨工作的重要性。
葉落歸根是因?yàn)闃淙~的自然生命走到了盡頭，而人和生物的最基本組成元素―――細(xì)胞到了一定時(shí)期也會(huì)像樹葉那樣自然死亡，但是這種死亡是細(xì)胞的一種生理性、主動(dòng)性的“自覺自殺行為”，而非病理性死亡，所以又叫細(xì)胞的凋亡或“程序性細(xì)胞死亡”。正是由于發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞凋亡的規(guī)律，三位科學(xué)家獲得了2002年的諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)。他們是英國的西德尼•布倫納、美國的 H•羅伯特•霍維茨和英國的約翰• E•蘇爾斯頓。
人類的手指與腳趾為什么是分開的
人的身體由數(shù)百種類型的細(xì)胞組成，它們都來自受精卵。在胚胎期人或其他生物的細(xì)胞數(shù)量急劇增加，這個(gè)時(shí)候是細(xì)胞分化和特異化的時(shí)期。在胚胎發(fā)育期間細(xì)胞必須以一種正確的方式和在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間分化，以便產(chǎn)生正確的細(xì)胞類型。細(xì)胞分化和特異化后便形成多種多樣的組織與器官，比如肌肉、血液、心臟和神經(jīng)系統(tǒng)。人體內(nèi)的數(shù)百種細(xì)胞都有各自的特異性，而這些特異性細(xì)胞之間的有機(jī)合作才使得機(jī)體成為一個(gè)密不可分的整體。
無論在發(fā)育期還是在成人體內(nèi)，既有大量的新細(xì)胞產(chǎn)生，也有大量的舊細(xì)胞死亡，這是生物體的一種自然現(xiàn)象。為了維持機(jī)體組織中適宜的細(xì)胞數(shù)量，在細(xì)胞分裂和細(xì)胞死亡之間需要一種精確的動(dòng)態(tài)平衡。由于這種生成與死亡的有序流程，在胚胎和成人期便維持著人體組織的適宜細(xì)胞數(shù)量。而這種精密地控制細(xì)胞的消亡過程就稱為程序性細(xì)胞死亡。正常的生命需要細(xì)胞分裂以產(chǎn)生新細(xì)胞，并且也要有細(xì)胞的死亡，由此人體和生物的器官才得以維持平衡。
發(fā)育生物學(xué)家最先描述了程序性細(xì)胞死亡，這種細(xì)胞死亡對(duì)于胚胎發(fā)育是必須的，比如，蝌蚪變形成為青蛙就是如此。在人類胚胎，手指與腳趾的形成也需要一部分細(xì)胞程序性死亡，如此才可能生成指趾。同樣，在大腦發(fā)育的最初階段程序性細(xì)胞死亡也決定著大量神經(jīng)細(xì)胞的產(chǎn)生與消亡。
線蟲是理想的研究模式
科學(xué)家早就意識(shí)到，了解細(xì)胞凋亡的復(fù)雜過程以及這一過程是如何受控的對(duì)于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)至關(guān)重要。但是，在非細(xì)胞模式的生物中，如病毒、酵母，是不可能觀察到器官發(fā)育和不同細(xì)胞之間的相互作用的。而另一方面，盡管哺乳動(dòng)物有許多類型的成千上萬的細(xì)胞，但要把它們用于這樣的基礎(chǔ)研究也太過于復(fù)雜。而多細(xì)胞生物的線蟲相對(duì)簡單一些，因此可以被選擇來作為最適宜的研究模式，而且可以把這個(gè)模式推導(dǎo)到人。
科學(xué)家在用線蟲作實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜁r(shí)發(fā)現(xiàn)了從受精卵到細(xì)胞分裂和分化的一些線索。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，一些關(guān)鍵基因在調(diào)控器官發(fā)育和程序性細(xì)胞死亡，而相應(yīng)的基因也存在于高等物種中，包括人。
布倫納就是首先把線蟲作為一種新型的實(shí)驗(yàn)生物的科學(xué)家，他的工作把細(xì)胞分裂、分化和器官發(fā)育與遺傳分析結(jié)合了起來，而且使得人們能夠在顯微鏡下跟蹤這些過程。
蘇爾斯頓則描繪了一種細(xì)胞的譜系圖，據(jù)此可以追蹤到線蟲一種組織發(fā)育中每種細(xì)胞的分裂和分化。他證明，特異性細(xì)胞需把經(jīng)歷程序性細(xì)胞死亡作為正常細(xì)胞分化的不可分割的一部分。而且他還證明了一種基因的首次突變參與了細(xì)胞死亡過程。
緊隨布氏和蘇氏，霍維茨發(fā)現(xiàn)了控制線蟲細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵基因，包括在細(xì)胞死亡過程中這些基因是如何相互反應(yīng)的，以及相關(guān)基因是如何在人體中存在的。
由于找到了特別適宜觀察和研究的生物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停衲甑娜猾@獎(jiǎng)?wù)咦C明，有一組特殊的基因控制著線蟲的細(xì)胞凋亡過程。在這些基因的調(diào)控下，線蟲這種總共有1090個(gè)細(xì)胞的簡單生物在發(fā)育期間有131個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生了生理性凋亡，因此線蟲的成蟲就由959個(gè)細(xì)胞組成。
癌癥是該死亡的細(xì)胞沒有死亡而造成的
三位獲者關(guān)于程序性細(xì)胞死亡的成果的知識(shí)可以幫助我們更深刻地理解健康與疾病、生命與死亡，以及它們之間的相互關(guān)系。比如，在健康的機(jī)體中，細(xì)胞的生與死總是處在一種良性的動(dòng)態(tài)平衡中，如果這種平衡被破壞，人就會(huì)患病。比如，癌癥就是該死亡的細(xì)胞沒有死亡而造成的。而在艾滋病病毒的攻擊下，不該死亡的淋巴細(xì)胞大量死亡，人的免疫力遭破壞，艾滋病便發(fā)作。
細(xì)胞凋亡也幫助我們理解一些病毒和細(xì)菌侵襲人體細(xì)胞的機(jī)理。除了 A IDS，另外一些疾病，如神經(jīng)變性性疾病、中風(fēng)、心肌梗塞和自身免疫疾病等都是由于很多正常細(xì)胞被不正確地啟動(dòng)了程序性死亡過程而造成細(xì)胞過量死亡。
有了對(duì)程序性細(xì)胞死亡的認(rèn)識(shí)，還可把這種認(rèn)識(shí)應(yīng)用和深化到一些嚴(yán)重威脅人類疾病如癌癥的防治上。比如，目前臨床許多治療方法是建立在刺激細(xì)胞“自殺程序”的基礎(chǔ)上的。這是一種非常有意味和挑戰(zhàn)性的工作，可以預(yù)言，通過進(jìn)一步研究能夠找到更精確的方式來誘發(fā)癌細(xì)胞的細(xì)胞死亡，從而戰(zhàn)勝癌癥。
此外，在線蟲身上發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞凋亡的原理也對(duì)其他學(xué)科的研究有重要價(jià)值，因?yàn)榫€蟲的發(fā)育可以作為一種新型的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停哂泻愣ǖ募?xì)胞譜系，而且能與遺傳分析聯(lián)系起來。比如，能促進(jìn)對(duì)發(fā)育生物學(xué)和多細(xì)胞生物的不同信號(hào)通道的功能分析。而且，現(xiàn)在已經(jīng)明了，人體中導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的信號(hào)通道之一在進(jìn)化過程中完好地保存下來了。在這個(gè)通道中有類似 ced-3、ced-4和ced-9功能的分子參與了進(jìn)來。研究人員認(rèn)為，眼下對(duì)醫(yī)學(xué)來說最為重要的是要了解這個(gè)通道和其他控制細(xì)胞凋亡的信號(hào)通道的正常與異常機(jī)理。
