方陵生/編譯

2017年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎授予生物鐘研究

方陵生/編譯

研究生物體內(nèi)部生物鐘運行機制的三位科學(xué)家榮獲2017年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，馬薩諸塞州布蘭迪斯大學(xué)的杰弗里·霍爾（Jeffrey Hall）、邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash）和紐約洛克菲勒大學(xué)的邁克爾·揚（Michael Young）將共享900萬瑞典克朗的諾貝爾獎獎金。

從20世紀(jì)80年代開始，這三位研究者發(fā)現(xiàn)并分離了果蠅體內(nèi)第一個調(diào)控生物節(jié)律的基因period（周期基因），該基因可以編碼一種蛋白質(zhì)，使其每晚集聚，第二天分解。在以后的研究中，這三位科學(xué)家和其他一些科學(xué)家揭開了進行分子調(diào)控的period以及由它編碼的PER蛋白質(zhì)的奧秘，并確定了生物鐘的其他因素。

研究發(fā)現(xiàn)，所有多細胞生物體內(nèi)都有生物鐘的存在，組成人體生物鐘的基因與睡眠障礙及其他疾病相關(guān)。

羅斯巴什、霍爾和揚三人在過去5年里曾共同獲獎，如2013年他們分享了價值100萬美元的被稱為“東方諾貝爾獎”的邵逸夫生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)獎。對此，南安普敦大學(xué)研究生物鐘的赫爾曼·維耶恩（Herman Wijnen）說道，這次獲獎預(yù)示有望獲得諾貝爾獎，“科學(xué)界一直在尋求這個問題的答案，破解這個難題的正是這個科學(xué)家三人組?！本S耶恩曾經(jīng)是揚的實驗室的博士后。

揚說他在得知自己獲獎的消息時被驚呆了，以至于在早上起床時激動得幾乎穿不好鞋子。他在一次記者招待會上說，“聽到消息我要出去，于是我拿起鞋子，卻發(fā)現(xiàn)還沒穿襪子，然后我意識到先要將褲子拉上?！边@次獲獎也讓羅斯巴什驚訝不已，卡羅琳醫(yī)學(xué)院諾貝爾大會秘書托馬斯·佩爾曼（Thomas Perlmann）說，“我一開始聯(lián)系邁克爾·羅斯巴什時，他沉默了片刻，然后他說，‘你是在跟我開玩笑吧?！?/p>

這項研究的基礎(chǔ)是已故物理學(xué)家和分子生物學(xué)家西摩·本澤（Seymour Benzer）和遺傳學(xué)家羅納德·科諾普卡（Ronald Konopka）（本澤于2007年去世，科諾普卡于2015年去世）之前進行的遺傳基因篩選研究，這兩位科學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致果蠅孵化節(jié)律異常的基因突變。在當(dāng)時，動物行為受遺傳因素影響的觀點是有爭議的，維耶恩說。幾年后，揚帶領(lǐng)的一個研究小組以及霍爾和羅斯巴什帶領(lǐng)的另一個研究小組最先克隆出了負責(zé)生理節(jié)律的基因?！八麄冋嬲淖兞司置妫瑥哪菚r起，晝夜節(jié)律系統(tǒng)的存在及其運行機制的概念開始明確起來了?！?/p>

這兩個研究團隊之間曾經(jīng)展開了激烈的競爭，他們都有意成為第一個發(fā)現(xiàn)生物鐘基因者。英國萊斯特大學(xué)的行為遺傳學(xué)家查拉拉波思·基瑞阿庫（Charalambos Kyriacou）說道，20世紀(jì)70年代末他曾與霍爾一起合作過?！半S著歲月的流逝和年齡的增長，他們也在日益成熟，如今他們都是好朋友了?！彼f。

隨后的工作就是仔細觀察PER蛋白如何在夜間出現(xiàn)峰值和白天下降的情況。研究人員逐漸形成模型，在這個模型中，PER的積累是抑制編碼蛋白的基因表達的信號，這種類型的負反饋回路將成為晝夜節(jié)律研究中的重要主題，這些年里研究人員發(fā)現(xiàn)了更多這樣的反饋回路和時鐘蛋白。

德克薩斯大學(xué)達拉斯西南醫(yī)學(xué)中心的約瑟夫·高橋（Joseph Takahashi）等人將果蠅的研究成果推廣到哺乳動物身上，結(jié)果表明生物鐘系統(tǒng)在各個物種中都是普遍存在的。此后，研究人員又將生物鐘與心理健康和身體健康的許多方面聯(lián)系起來?！拔覀儽┞对诓贿m當(dāng)?shù)墓饩€之下，我們經(jīng)?？缭綍r區(qū)旅行，我們做倒班工作，所有這一切都對我們的健康產(chǎn)生不良影響。”維耶恩說道。

德國慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學(xué)醫(yī)學(xué)心理學(xué)主任瑪莎·梅洛（Martha Merrow）補充說，生物鐘與人體健康之間的聯(lián)系是非常普遍的，醫(yī)學(xué)院校應(yīng)該加強對生物鐘學(xué)的關(guān)注。這可以作為一個專業(yè)，也可以納入其他專業(yè)的醫(yī)學(xué)培訓(xùn)中，如內(nèi)分泌專業(yè)或風(fēng)濕病專業(yè)等。2017年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎給了梅洛和她的同事更多的動力，梅洛是在參加一次行政會議之前獲知這個消息的，“當(dāng)時我激動得喘不過氣來，幾乎無法參加會議，這次醫(yī)學(xué)獲獎?wù)叩倪x擇太好了，這個成就對我們的研究領(lǐng)域來說是很了不起的?！?/p>

解開生物鐘奧秘的三位美國科學(xué)家榮獲諾貝爾獎。左起：邁克爾·羅斯巴什、杰弗里·霍爾和邁克爾·揚

● 三位美國科學(xué)家杰弗里·霍爾、邁克爾·羅斯巴什和邁克爾·揚因破解細胞晝夜節(jié)律的分子作用機制獲2017年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

[資料來源：Nature][責(zé)任編輯：岳 峰]