近日,諾貝爾基金會宣布,將2023年諾貝爾生理學或醫學獎授予考里科·卡塔林(Karikó Katalin)和德魯·魏斯曼(Drew Weissman),以表彰他們在mRNA領域關于核苷堿基修飾的獨立發現,使開發針對COVID-19的有效mRNA疫苗成為可能。
兩位諾貝爾獎獲得者的突破性發現,從根本上改變了我們對mRNA如何與我們的免疫系統相互作用的理解,并為前所未有的疫苗開發速度做出了貢獻。
諾貝爾獎指根據瑞典化學家諾貝爾1895年的遺囑而設立,最初包括物理學獎、化學獎、和平獎、生理學或醫學獎和文學獎五個獎項,1968年,在瑞典中央銀行的捐贈支持下,增設諾貝爾經濟學獎。其中,諾貝爾生理學或醫學獎旨在表彰在相關領域作出重要發現或發明的人。
科學無論國界,突破共屬全人類。在漫長而精彩紛呈的醫學史中,科學家們用嚴謹認真的探索精神解化人類的生命難題,每分每秒都可能創造醫學奇跡……
截至2023年,諾貝爾生理學或醫學獎共頒發114次,有227位獲獎者,其中有13位女性獲獎者。縱觀過去二十年,獲獎者多來自美國、英國、澳大利亞、法國、日本、挪威和中國等,細胞學及基因組學,細菌、病毒與寄生蟲研究,以及免疫調節與人類進化成為備受關注的熱門獲獎領域。
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細胞學及基因組學
1665年,英國科學家羅伯特·胡克使用誕生不久的顯微鏡觀察軟木塞切片,首次發現蜂窩狀的植物細胞,在此之后,科學家們逐漸意識到在器官、組織內存在構成生命的更小單位——細胞。
三百多年來,科學家們一步步完善細胞學說研究,論證了整個生物界在結構上的統一性,以及在進化上的共同起源。人類認知不會止步于此,1986年,基因組學的概念被正式提出,基因組的結構、功能、進化、定位和編輯成為學界熱潮。
近二十年,眾多新發現將細胞學及基因組學拔升至前所未有的高度。
2006年的諾貝爾生理學或醫學獎獲得者克雷格·梅洛和安德魯·法厄,發現了有關控制基因信息流程的關鍵機制——RNA干擾現象:
人們的基因組通過從細胞核里的DNA,向蛋白質的合成機制發出生產蛋白質的指令運作,這些指令通過mRNA傳送。他們發現一種可以從特定基因降解mRNA的方式,在這種RNA干擾現象中,雙鏈RNA(double-strandedRNA)以一種非常明確的方式抑制了基因表達。這項技術在全球的實驗室確定各種病癥中哪種基因方面,起到了重要作用。
2007年的貝爾生理學或醫學獎獲得者馬里奧·卡佩奇、馬丁·約翰·埃文斯和奧利弗·史密斯,他們的發現實現了在小鼠中進行基因靶向的強大技術。利用胚胎干細胞改造老鼠體內的特定基因,使實驗鼠體內的一些基因失去作用,從而發現這些基因的實際功能,這項技術被稱為“基因敲除”,用體外合成的無效基因或突變基因取代相應的正常基因,再應用轉基因方法培育出轉基因動物。
2009年該獎項獲得者伊麗莎白·布萊克本、卡羅爾·格雷德和杰克·紹斯塔克,憑借“發現端粒和端粒酶如何保護染色體”這一成果,揭開了人類衰老和罹患癌癥等嚴重疾病的奧秘——端粒的長短,控制了細胞和人體的壽命。同時,端粒不只是會執行遺傳指令,還會聽從機體生活方式的“指示”。
2012年的諾貝爾生理學或醫學獎獲得者——格登和山中伸彌教授突破性的發現成熟的、專門的細胞可以重新編程,成為未成熟的細胞,并進而發育成人體的所有組織。他們在“體細胞重編程技術”領域做出的革命性貢獻,徹底改變了人們對細胞和器官生長的理解。
2013年的諾貝爾生理學或醫學獎,同樣頒發給了在細胞領域做出杰出貢獻的美國科學家詹姆斯-E. 羅斯曼和蘭迪- W. 謝克曼、德國科學家托馬斯- C. 蘇德霍夫,以表彰他們發現細胞內部囊泡運輸調控機制,他們的成果為CNS領域如阿爾茲海默、精神分裂癥和孤獨癥的發病原因探索提供了重要幫助。
2014年的諾貝爾生理學或醫學獎依然關注神經、腦機理的前沿研究,英國挪威三位科學家約翰·歐基夫、邁·布里特·莫澤和愛德華·莫澤因獲得該項榮譽,他們發現了構建大腦定位系統的細胞——GPS細胞,這一成果為一些生理學及醫學難題提供了新解決方案。
2016年諾貝爾生理學或醫學獎得主大隅良典發現了對細胞自噬機制具有決定性意義的基因,闡明了自噬機制的原理,該成果為緩減衰老、癌癥和神經系統疾病等的治療等提供了新思路。
2017年諾貝爾生理學或醫學獎的獲得者杰弗里·霍爾、邁克爾·羅斯巴什和邁克爾·楊,發現了控制晝夜節律的分子機制,這是學界首次從基因層面證實了生物節律的運作模式。
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細菌、病毒與寄生蟲研究
細菌、病毒已經與人類糾纏了幾百年、上千年,剛經歷過新冠疫情的21世紀人類尤其了解其威脅和更多令人恐懼的不可知性。
2003年,西澳大利亞大學NHMPC幽門螺旋桿菌實驗室首席研究員巴里·馬爾與羅賓·沃倫,共同發現了幽門螺旋桿菌以及這種細菌在胃炎和胃潰瘍等疾病中的作用,由此被授予2005年諾貝爾生理或醫學獎。
2008年的諾貝爾生理或醫學獎頒發授給了導致嚴重人類疾病的兩類病毒的發現者。哈拉爾德·楚爾·豪森因發現人類乳突淋瘤病毒(HPV)導致子宮頸癌而獲獎,弗朗索瓦·巴爾·西諾西和呂克·蒙塔尼耶發現了人類免疫缺陷病毒(HIV),他們從淋巴結腫大的早期病人的淋巴細胞和晚期病人的血液中確定了病毒復制,根據形態、生物化學、免疫特性將這種反向病毒定為首個人類已知慢病毒。這一發現大大推進了艾滋病的生物學和抗病毒治療研究。
2015年,中國女藥學家屠呦呦,以及另外兩名科學家威廉·坎貝爾和大村智因“一些最具傷害性的寄生蟲病的革命性療法”而獲得諾貝爾生理或醫學獎。由寄生蟲引發的疾病困擾了人類幾千年,構成重大的全球性健康問題。而屠呦呦發現的青蒿素應用在治療中,使瘧疾患者的死亡率顯著降低;坎貝爾和大村智發明了阿維菌素,從根本上降低了河盲癥和淋巴絲蟲病的發病率。
2020年,哈維·阿爾特(17.670, 1.34, 8.21%)、邁克爾·霍頓以及查爾斯·賴斯因發現丙肝病毒而獲得諾貝爾生理學或醫學獎。內科專家阿爾特曾在1975年前確定發現“非甲非乙肝炎病毒”,霍頓曾采用“分子克隆”的方法發現了非甲非乙肝炎病毒體,1990年,該病毒被正式命名為丙肝病毒(HCV)。而賴斯則在已有發現基礎上在黑猩猩體內制備出了大量丙肝病毒,三位諾獎科學家做了一場完美接力,為丙肝療法的推進起到了革命性作用。
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免疫調節與人類進化
免疫細胞就像人類體內的“警察部門”,負責清除體內垃圾如凋亡細胞等,叛徒如腫瘤細胞,外敵如病毒和病菌。近幾十年,人類對免疫系統的理解有了跨越性的提升,免疫調節也被廣泛應用到各類新型療法中。
2011年科學家布魯斯·巴特勒、朱爾斯·霍爾曼和拉爾夫·斯坦曼因“發現免疫系統激活的關鍵原理,革命性地改變人類對免疫系統的理解”而獲得此項榮譽。三名科學家并非一起共事,而依相關論文發表先后,斯坦曼最先,1973年;霍爾曼其次,1996年;巴特勒最后,1998年。三位科學家的研究成果對開發針對炎癥、傳染病及癌癥的新型疫苗以及增強疫苗作用至關重要。
2018年諾貝爾生理學或醫學獎頒發給在癌細胞方面做出突出貢獻的兩位免疫學家,美國的詹姆斯·艾利森以及來自日本的本庶佑,以表彰他們“發現負性免疫調節,通過免疫系統自身原有的能力實現對癌細胞的殺傷的貢獻”,該成果為醫學領域的腫瘤治療研究提供了全新的免疫治療思路。
此外,不斷加深人類的自我認識以介入人類進化發展也是科研界的一大重要課題。
2004年,諾貝爾生理學或醫學獎授予美國的兩位神經科學家理查德·阿克塞爾和琳達·巴克,他們通過創造性性的工作,從分子水平到細胞組構水平,清楚地闡明了人類嗅覺系統是如何運作的。
2010年,被稱為“試管嬰兒之父”的英國科學家羅伯特·愛德華茲因發展體外授精療法獲獎。他的貢獻使治療不育癥成為可能。
2019年的諾貝爾生理學或醫學獎,頒發給發現了細胞如何感知和適應氧氣的可用性的三位科學家——威廉·凱林、彼得·拉特克利夫和格雷格·塞門扎,他們為人類了解氧水平如何影響機體細胞代謝和生理功能奠定基礎。
2021年的該獎項獲得者大衛·朱利葉斯,利用辣椒素來識別皮膚神經末梢上對熱做出反應的感應器。阿登·帕塔普蒂安利用壓力敏感細胞發現了一種對皮膚和內部器官的機械刺激作出反應的新型感應器。這些突破性的發現引發了后續一系列研究活動,使得人們對神經系統如何感知熱、冷和機械刺激的理解迅速增加。
2022年諾貝爾生理學或醫學獎頒發給了發現已滅絕人種的基因組和人類進化的瑞典遺傳學家斯萬特·帕博。他突破性地為現代人類早已滅絕的近親——尼安德特人完成了基因組測序,發現這些現已滅絕的古人類向智人進行了基因轉移。
— 總結 —
以上歷年獲獎項目,包含對細胞學及基因組學的探索,對細菌、病毒與寄生蟲的研究,對免疫調節與人類進化的突破性研究,以及其他未曾獲獎但對醫學界貢獻重大的研究成果,共同驅使人類醫學不斷加深對世界的認識。
當然,從科研理論到落地為可用的解決方案,還有很長的路要走,創新藥作為其中最主要的一股力量,如何改善人類生存現狀,值得我們報以持續的關注與期待。