揭秘细胞造福人类

作者：张馨予

原标题：揭秘细胞造福人类

揭秘细胞造福人类

细胞示意图

　　本报驻加拿大记者冯卫东

　　在加拿大国际顶尖医学科学奖——盖尔德纳奖2015年授予的7名获奖者中，有5名国际学者得奖。他们的获奖是因为在揭示细胞内部的基本运作过程方面作出的杰出贡献。他们的发现并不针对某一种特殊疾病，在大多数情况下，这些突破性实验都完成于十几年前，但它们对人类健康的影响才刚刚显现出来。他们揭开的细胞如何自我调控的“黑匣子”，或将帮助人类理解生命究竟是如何运行的。

　　1665年，英国博学家罗伯特·胡克写到，他通过显微镜凝视的软木薄片，发现里面充斥着小小的空房间，于是他用了“细胞”一词来形容他所看到的这些空洞的小房间。胡克当然不知道，其实他懵懵懂懂之中发现的是生命的基本单元和现代医学的关键。因为科学家随后认识到，有生命的东西都是由细胞组成的。但是，它们并不是空的。

　　细胞更像是一个城市。这个巨大的集成系统有条不紊地协同工作着，它们调集资源、给生产线供能、锻造精美结构、处理废物、保存信息和延续增长。但与任何人类城市不一样的是，一个细胞就是一个自我管理的大都市，在这里不需要官僚来维持运行，靠的只是基因的指引和几十亿年的进化磨练。我们的生命则完全依赖于它。

　　一、细胞的供应链

　　得奖者：美国纽约威尔康乃尔医学院癌症研究中心主任路易斯·坎特利，他发现了一个可告诉细胞什么时候能获得营养的系统，提出了糖尿病和癌症间的关联性。

　　正如一个城市必须输入粮食和能源，一个细胞也需要引进资源以维持自身成长。但是，应当在什么时候放下连接城里城外的吊桥呢？对于细胞来说，答案取决于不同类型分子间的相互作用链，一个分子触发下一个分子。这些相互作用的总和传达了外部环境的信息，从而使细胞作出响应，在有物资供应时将其带进来。

　　上世纪80年代中期，路易斯·坎特利试图弄清胰岛素是如何激活细胞吸收关键营养物质葡萄糖的。他发现一种酶可检获胰岛素已被穿透细胞膜的受体探测到的信息。酶触发了内部信令系统，并最终使细胞泵出葡萄糖。坎特利发现的这种磷脂酰肌醇三激酶对身体功能至关重要。当系统滞后时，葡萄糖会进入血液，导致糖尿病。当其运行过载时，癌细胞可迅速吞噬助长肿瘤生长的营养物质。

　　二、细胞的生长机制

　　得奖者：瑞士巴塞尔大学迈克尔·霍尔教授，他发现了一种可让细胞知道什么时候生长的蛋白，这种蛋白在癌症扩散方面发挥着重要作用。

　　1989年，科学家们对雷帕霉素非常好奇，因为这种首先在蒙特利尔分离出的药物被证明可有效抑制免疫系统，并防止捐赠器官发生排斥反应，但当时并没有人了解雷帕霉素的工作原理。雷帕霉素的名称来自其最初发现于拉帕努伊岛（复活节岛）的土壤样本中，由微生物攻击真菌产生。迈克尔·霍尔使用酵母细胞对雷帕霉素进行研究中，最终描绘出了雷帕霉素破坏相互作用的复杂过程图。在这个过程中，他发现雷帕霉素的攻击目标是一种蛋白，其在细胞增殖控制中扮演重要角色。

　　这种蛋白被证明是负责细胞生长和大小的中央控制器。当人类通过锻炼形成肌肉，大脑形成新的连接促进学习时，细胞也在生长，雷帕霉素的目标蛋白（TOR）也在工作。那么问题来了，当TOR出现故障时，它又在做什么？答案就是促进癌细胞转移。这项研究为应对癌症和各种代谢性疾病打下了基础。

　　三、细胞的回收机制

　　得奖者：日本东京工业大学大隅良典教授，他发现了一种通用回收服务机制，可使细胞在资源枯竭时维持存活。

　　城市居民必须回收资源，细胞也是如此。但对于细胞来说，回收是一个生死攸关的问题。当营养稀缺时，细胞拥有一个系统，可打破旧的或不必要的机制，并从中获益以保持自身的延续。这一自噬系统，将可用于回收的物质隔离在被称为自噬体的小泡中，这个小泡发生迁移并与作为细胞回收中心的溶酶体合并，其中的酶将大分子进行分解，准备再利用。

　　1988年，大隅良典在对酵母细胞的研究中首次发现并描绘了细胞的这一重要功能。整个系统的动态性非常强，因此了解其运行并不容易，但得益于多年的显微技术经验，大隅良典不仅看到了正在运行的自噬行为，还找出了导致其失效的突变细胞。这反过来又促使他发现了自噬所必需的基因和运行这一过程的分子机制。虽然这只是在酵母中开展的一项基础研究，但此项发现被广泛认为是人类细胞存活研究的基础，自噬问题对阿尔茨海默氏症的形成具有重要影响。

　　四、细胞的质控体系

　　得奖者：美国罗切斯特大学RNA生物中心主任林恩·马奎特，她发现了使错误指令远离脱轨细胞的机制，为遗传疾病的病因研究打开了一扇窗。