【诺贝尔2009】非凡意义的端粒

◆透视2009诺贝尔生理或医学奖

就像恶作剧似的，瑞典卡罗林斯卡医学院每年总喜欢在美国时间的凌晨时分给新晋诺贝尔奖得主们打电话报喜，让大家体验困意被激动一扫而空的感觉。这次获得诺贝尔生理学或医学奖的三个美国人也不例外，他们分别是：美国加利福尼亚旧金山大学的伊丽莎白·布兰克本（Elizabeth H. Blackburn）、巴尔的摩约翰·霍普金斯医学院的卡罗尔·格雷德（Carol W. Greider）和霍华德休斯医学研究所的杰克·绍斯塔克（Jack W. Szostak）。

这是诺贝尔生理学或医学奖第100次确定获奖者，也是第一次由两名女性同时摘得这一奖项。在此之前，布兰克本、格雷德和绍斯塔克2006年曾共同摘取艾伯特拉斯克基础医学研究奖。这是美国医学界最高奖项，不少艾伯特拉斯克奖获得者日后成为诺贝尔奖得主。

颁奖词称，之所以将今年的诺贝尔生理学或医学奖颁给他们三人，是因为他们共同解决了生物学的一个重大问题，即“在细胞分裂时染色体如何完整地自我复制以及染色体如何受到保护以免于退化”。“这三位诺贝尔奖获得者已经向我们展示，解决办法存在于染色体末端——端粒，以及形成端粒的酶——端粒酶。”

端粒和端粒酶

染色体是DNA的载体。在DNA复制过程中，每次其末端都会有一小段复制不到。因此科学家便产生疑问，如果每次都会少复制一点，那么DNA如何能保持遗传的稳定性？经过布兰克本与绍斯塔克潜心研究，他们发现了端粒——在染色体末端部分一段很长很长的规律重复却不编码蛋白的DNA序列。“端粒”来源于一个希腊词汇，是“末尾部分”的意思。

有学者形象地比喻，端粒就是DNA的尖顶高帽子，每次复制相当于把这个帽子从尖上削掉一层，如此就保护了帽子下面的脑袋。然而帽子的高度总是有限的，当端粒变得短的不能再短时，细胞便不再分裂，而开始衰老、死亡。

那么这个过程是否可逆呢？是否存在永生的细胞？格雷德与布兰克本发现，原来还存在一种酶，即端粒酶，端粒酶就是形成端粒DNA的成分，端粒是由端粒酶形成的。它的功能就是增加端粒的长度，延缓端粒变短的时间。

“端粒是细胞内染色体末端的‘保护帽’，它能够保护染色体。伴随着人的成长，端粒会逐渐受到‘磨损’。而端粒酶在端粒受损时能够恢复其长度。”布兰克本介绍。

从左到右：卡罗尔·格雷德，杰克·绍斯塔克，伊丽莎白·布兰克本

癌症治疗新靶点

颁奖词中还介绍道，“如果端粒缩短了，细胞就会老化。相反，如果端粒酶的活动显著，端粒的长度也就能得以保持，并且细胞衰老也将延后。癌细胞就是一个例子，癌细胞被认为是具有永久生命力的。相反，某些特定的遗传疾病，会出现一些有缺陷的端粒酶这样的特征，导致损害细胞。对此诺贝尔奖颁给这一细胞基本机制的发现，这一发现有助于新的治疗措施的发展。”

对此，中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所研究员周金秋告诉记者：“癌症有很多不同的种类，研究显示在85%以上的各类癌细胞中，端粒酶都会表现出活性，它是细胞扩增的必要条件。因此，抑制端粒酶的活性，就可以控制癌细胞的无限生殖。”这一理论被普遍看好，很多科学家对此进行了长时间的研究，以端粒酶为靶点的抗癌药物在美国最快的已进入III期临床。

格雷德说，“刚开始这项研究时，我们丝毫不知端粒酶与癌症存在关联，只是对染色体如何保持完整无损感到好奇”。如今她也在从事癌症方面的研究，她表示，“作为科学家，我很难预测结果。但是很明确的是，我们现在掌握了比此前更多的信息。我希望这是一个正确的方向。”

引发衰老的机制

卡罗林斯卡医学院教授鲁内托夫特戈德说，端粒和端粒酶研究有助于攻克医学领域3方面难题，即“癌症、特定遗传病和衰老”。

对此格雷德告诉记者，端粒与很多老年性疾病都有关系，因为细胞需要通过端粒来保持其分裂新生的能力。如果没有足够的端粒酶，端粒就会慢慢地变短，细胞就不能分裂重生，这是很多老年疾病的共同特点。

“这项研究最重要的意义在于确定了一种细胞的基本机制，即染色体末端对染色体的保护作用。”周金秋告诉记者，“它引出了一种细胞的衰老机制，但并不是所有的衰老都是由它引起，细胞衰老是一个复杂的过程。”

现年61岁的布兰克本是加利福尼亚大学旧金山分校的生物化学和生物物理系主任，因学术成就卓著曾在2007年被美国《时代》周刊评为年度全球最具影响力的100个人物之一。

布莱克本一头金色短发，总喜欢面带微笑：“工作早九晚五，周末是我的家庭日。”她说她享受家庭生活，平时喜欢听音乐，没有人的时候弹弹钢琴，每天尽量出去散步，到健身房运动。

“我并没有特别期待这个奖，得奖不会改变我什么，不过我还是很高兴。”她说。

绍斯塔克1952年出生于英国伦敦。28岁时听了一场布兰克本的报告后，与她展开合作，共同证实了端粒对染色体的稳定作用。在那之前，从1974年到1979年，他在康奈尔大学随著名华裔分子生物学和基因学教授吴瑞做研究生，并留在吴瑞实验室做博士后，接受系统的科学训练。2008年吴瑞去世后，绍斯塔克还曾撰文进行追忆。

出生于1961年的格雷德当年在加利福尼亚大学伯克利分校读博士期间，师从伊丽莎白·布莱克本，当时布莱克本刚刚与绍斯塔克共同发现了端粒，并提出猜测：也许是由于某种未知的酶决定了端粒的细胞分裂，随后格雷德便与布莱克本一起致力于验证这一猜想，并与之一起发现了端粒酶的存在。

这三个人将平分1000万瑞典克朗（约合140万美元）的奖金。布兰克本有意将自己的奖金投入实验室；绍斯塔克说他要用这笔钱供几个孩子读大学；而格雷德考虑先买辆新的自行车。