研究细胞凋亡的意义

互联网2013-08-27

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雷蒙德.戴维斯( R aymond Davis Jr)，美国，美国宾州大学物理天文系1914年生于美国。

小柴昌俊( M asatoshi Koshiba)，日本日本东京大学国际基本粒子物理中心1926年生于日本。

里卡尔多.贾科尼( R iccardo Giacconi),美国美国华盛顿特区联合大学公司( A sso ciated Universities Inc.)1931年生于意大利。

H?罗伯特?霍维茨于1947年5月8日出生于美国芝加哥。先后于1972年和1974年取得哈佛大学生物学硕士和博士学位，后历任麻省理工学院助理教授、副教授、教授。霍维茨得知自己获奖时正在法国度假，他表示“这太令人高兴了，我一会儿要在午餐前干一杯香槟。再也没有比得知自己的发现被应用到治疗人类的疾病上而让我高兴的事了。”

约翰? E?苏尔斯顿生于1942年3月27日，1963年获英国剑桥大学学士学位，1966年获剑桥大学博士学位。1969年加盟布伦纳在剑桥大学的分子生物实验室科研小组，这个小组首次确认了 D NA结构并公布了线虫的基因图谱。苏尔斯顿被视为人类基因图谱之父之一。他极力主张公开人类基因图谱，并指责私人公司利用基因图谱牟利的行为是“完全不道德”。得知自己获奖后他既吃惊又高兴，而且强调了布伦纳和霍维茨工作的重要性。

叶落归根是因为树叶的自然生命走到了尽头，而人和生物的最基本组成元素―――细胞到了一定时期也会像树叶那样自然死亡，但是这种死亡是细胞的一种生理性、主动性的“自觉自杀行为”，而非病理性死亡，所以又叫细胞的凋亡或“程序性细胞死亡”。正是由于发现了细胞凋亡的规律，三位科学家获得了2002年的诺贝尔医学或生理学奖。他们是英国的西德尼•布伦纳、美国的 H•罗伯特•霍维茨和英国的约翰• E•苏尔斯顿。

人类的手指与脚趾为什么是分开的

人的身体由数百种类型的细胞组成，它们都来自受精卵。在胚胎期人或其他生物的细胞数量急剧增加，这个时候是细胞分化和特异化的时期。在胚胎发育期间细胞必须以一种正确的方式和在恰当的时间分化，以便产生正确的细胞类型。细胞分化和特异化后便形成多种多样的组织与器官，比如肌肉、血液、心脏和神经系统。人体内的数百种细胞都有各自的特异性，而这些特异性细胞之间的有机合作才使得机体成为一个密不可分的整体。

无论在发育期还是在成人体内，既有大量的新细胞产生，也有大量的旧细胞死亡，这是生物体的一种自然现象。为了维持机体组织中适宜的细胞数量，在细胞分裂和细胞死亡之间需要一种精确的动态平衡。由于这种生成与死亡的有序流程，在胚胎和成人期便维持着人体组织的适宜细胞数量。而这种精密地控制细胞的消亡过程就称为程序性细胞死亡。正常的生命需要细胞分裂以产生新细胞，并且也要有细胞的死亡，由此人体和生物的器官才得以维持平衡。

发育生物学家最先描述了程序性细胞死亡，这种细胞死亡对于胚胎发育是必须的，比如，蝌蚪变形成为青蛙就是如此。在人类胚胎，手指与脚趾的形成也需要一部分细胞程序性死亡，如此才可能生成指趾。同样，在大脑发育的最初阶段程序性细胞死亡也决定着大量神经细胞的产生与消亡。

线虫是理想的研究模式

科学家早就意识到，了解细胞凋亡的复杂过程以及这一过程是如何受控的对于生物学和医学至关重要。但是，在非细胞模式的生物中，如病毒、酵母，是不可能观察到器官发育和不同细胞之间的相互作用的。而另一方面，尽管哺乳动物有许多类型的成千上万的细胞，但要把它们用于这样的基础研究也太过于复杂。而多细胞生物的线虫相对简单一些，因此可以被选择来作为最适宜的研究模式，而且可以把这个模式推导到人。

科学家在用线虫作实验模型时发现了从受精卵到细胞分裂和分化的一些线索。实验结果证明，一些关键基因在调控器官发育和程序性细胞死亡，而相应的基因也存在于高等物种中，包括人。

布伦纳就是首先把线虫作为一种新型的实验生物的科学家，他的工作把细胞分裂、分化和器官发育与遗传分析结合了起来，而且使得人们能够在显微镜下跟踪这些过程。

苏尔斯顿则描绘了一种细胞的谱系图，据此可以追踪到线虫一种组织发育中每种细胞的分裂和分化。他证明，特异性细胞需把经历程序性细胞死亡作为正常细胞分化的不可分割的一部分。而且他还证明了一种基因的首次突变参与了细胞死亡过程。

紧随布氏和苏氏，霍维茨发现了控制线虫细胞凋亡的关键基因，包括在细胞死亡过程中这些基因是如何相互反应的，以及相关基因是如何在人体中存在的。

由于找到了特别适宜观察和研究的生物实验模型，今年的三位获奖者证明，有一组特殊的基因控制着线虫的细胞凋亡过程。在这些基因的调控下，线虫这种总共有1090个细胞的简单生物在发育期间有131个细胞产生了生理性凋亡，因此线虫的成虫就由959个细胞组成。

癌症是该死亡的细胞没有死亡而造成的

三位获者关于程序性细胞死亡的成果的知识可以帮助我们更深刻地理解健康与疾病、生命与死亡，以及它们之间的相互关系。比如，在健康的机体中，细胞的生与死总是处在一种良性的动态平衡中，如果这种平衡被破坏，人就会患病。比如，癌症就是该死亡的细胞没有死亡而造成的。而在艾滋病病毒的攻击下，不该死亡的淋巴细胞大量死亡，人的免疫力遭破坏，艾滋病便发作。

细胞凋亡也帮助我们理解一些病毒和细菌侵袭人体细胞的机理。除了 A IDS，另外一些疾病，如神经变性性疾病、中风、心肌梗塞和自身免疫疾病等都是由于很多正常细胞被不正确地启动了程序性死亡过程而造成细胞过量死亡。

有了对程序性细胞死亡的认识，还可把这种认识应用和深化到一些严重威胁人类疾病如癌症的防治上。比如，目前临床许多治疗方法是建立在刺激细胞“自杀程序”的基础上的。这是一种非常有意味和挑战性的工作，可以预言，通过进一步研究能够找到更精确的方式来诱发癌细胞的细胞死亡，从而战胜癌症。

此外，在线虫身上发现的细胞凋亡的原理也对其他学科的研究有重要价值，因为线虫的发育可以作为一种新型的实验模型，具有恒定的细胞谱系，而且能与遗传分析联系起来。比如，能促进对发育生物学和多细胞生物的不同信号通道的功能分析。而且，现在已经明了，人体中导致细胞凋亡的信号通道之一在进化过程中完好地保存下来了。在这个通道中有类似 ced-3、ced-4和ced-9功能的分子参与了进来。研究人员认为，眼下对医学来说最为重要的是要了解这个通道和其他控制细胞凋亡的信号通道的正常与异常机理。