本報駐加拿大記者馮衛東

　　在加拿大國際頂尖醫學科學獎——蓋爾德納獎2015年授予的7名獲獎者中，有5名國際學者得獎。他們的獲獎是因為在揭示細胞內部的基本運作過程方面作出的傑出貢獻。他們的發現並不針對某一種特殊疾病，在大多數情況下，這些突破性實驗都完成于十幾年前，但它們對人類健康的影響才剛剛顯現出來。他們揭開的細胞如何自我調控的“黑匣子”，或將幫助人類理解生命究竟是如何運作的。

　　1665年，英國博學家羅伯特·胡克寫到，他通過顯微鏡凝視的軟木薄片，發現裏面充斥著小小的空房間，於是他用了“細胞”一詞來形容他所看到的這些空洞的小房間。胡克當然不知道，其實他懵懵懂懂之中發現的是生命的基本單元和現代醫學的關鍵。因為科學家隨後認識到，有生命的東西都是由細胞組成的。但是，它們並不是空的。

　　細胞更像是一個城市。這個巨大的整合系統有條不紊地協同工作著，它們調集資源、給生産線供能、鍛造精美結構、處理廢物、保存資訊和延續增長。但與任何人類城市不一樣的是，一個細胞就是一個自我管理的大都市，在這裡不需要官僚來維持運作，靠的只是基因的指引和幾十億年的進化磨練。我們的生命則完全依賴於它。

　　一、細胞的供應鏈

　　得獎者：美國紐約威爾康乃爾醫學院癌症研究中心主任路易斯·坎特利，他發現了一個可告訴細胞什麼時候能獲得營養的系統，提出了糖尿病和癌症間的關聯性。

　　正如一個城市必須輸入糧食和能源，一個細胞也需要引進資源以維持自身成長。但是，應當在什麼時候放下連接城裏城外的吊橋呢？對於細胞來説，答案取決於不同類型分子間的相互作用鏈，一個分子觸發下一個分子。這些相互作用的總和傳達了外部環境的資訊，從而使細胞作出響應，在有物資供應時將其帶進來。

　　上世紀80年代中期，路易斯·坎特利試圖弄清胰島素是如何激活細胞吸收關鍵營養物質葡萄糖的。他發現一種酶可檢獲胰島素已被穿透細胞膜的受體探測到的資訊。酶觸發了內部信令系統，並最終使細胞泵出葡萄糖。坎特利發現的這種磷脂酰肌醇三激酶對身體功能至關重要。當系統滯後時，葡萄糖會進入血液，導致糖尿病。當其運作過載時，癌細胞可迅速吞噬助長腫瘤生長的營養物質。

　　二、細胞的生長機制

　　得獎者：瑞士巴塞爾大學邁克爾·霍爾教授，他發現了一種可讓細胞知道什麼時候生長的蛋白，這種蛋白在癌症擴散方面發揮著重要作用。

　　1989年，科學家們對雷帕黴素非常好奇，因為這種首先在蒙特利爾分離出的藥物被證明可有效抑制免疫系統，並防止捐贈器官發生排斥反應，但當時並沒有人了解雷帕黴素的工作原理。雷帕黴素的名稱來自其最初發現于拉帕努伊島（復活節島）的土壤樣本中，由微生物攻擊真菌産生。邁克爾·霍爾使用酵母細胞對雷帕黴素進行研究中，最終描繪出了雷帕黴素破壞相互作用的複雜過程圖。在這個過程中，他發現雷帕黴素的攻擊目標是一種蛋白，其在細胞增殖控制中扮演重要角色。

　　這種蛋白被證明是負責細胞生長和大小的中央控制器。當人類通過鍛鍊形成肌肉，大腦形成新的連接促進學習時，細胞也在生長，雷帕黴素的目標蛋白（TOR）也在工作。那麼問題來了，當TOR出現故障時，它又在做什麼？答案就是促進癌細胞轉移。這項研究為應對癌症和各種代謝性疾病打下了基礎。

　　 三、細胞的回收機制

　　得獎者：日本東京工業大學大隅良典教授，他發現了一種通用回收服務機制，可使細胞在資源枯竭時維持存活。

　　城市居民必須回收資源，細胞也是如此。但對於細胞來説，回收是一個生死攸關的問題。當營養稀缺時，細胞擁有一個系統，可打破舊的或不必要的機制，並從中獲益以保持自身的延續。這一自噬系統，將可用於回收的物質隔離在被稱為自噬體的小泡中，這個小泡發生遷移並與作為細胞回收中心的溶酶體合併，其中的酶將大分子進行分解，準備再利用。

　　1988年，大隅良典在對酵母細胞的研究中首次發現並描繪了細胞的這一重要功能。整個系統的動態性非常強，因此了解其運作並不容易，但得益於多年的顯微技術經驗，大隅良典不僅看到了正在運作的自噬行為，還找出了導致其失效的突變細胞。這反過來又促使他發現了自噬所必需的基因和運作這一過程的分子機制。雖然這只是在酵母中開展的一項基礎研究，但此項發現被廣泛認為是人類細胞存活研究的基礎，自噬問題對阿爾茨海默氏症的形成具有重要影響。

　　 四、細胞的質控體系

　　得獎者：美國羅切斯特大學RNA生物中心主任林恩·馬奎特，她發現了使錯誤指令遠離脫軌細胞的機制，為遺傳疾病的病因研究打開了一扇窗。

　　每一個細胞都需要指令以在正確的時間行動、生存和死亡。這些指令來自一個細胞DNA庫，在這裡細胞可以複製成長長的粘性分子——信使RNA，然後發送出去形成所有細胞活動的基本組成部分——蛋白質。但問題是有時這些指令會發生錯誤。

　　林恩發現，所有的細胞都會犯錯，但細胞有一種機制可以識別和消除不良的指令，這就是所謂的無義信使RNA。林恩的最初動機是想要理解蛋白生産中的問題是如何導致囊性纖維化、癌症等一系列疾病的。上世紀80年代，她開始探索這個問題，並在接下來的30多年研究中發現了細胞中有一個重要的品質控制體系。因為無義信使往往起源於DNA中的致病基因突變，此項發現有助於確定疾病的確切原因，為未來的疾病治療開闢了新方式。

　　 五、細胞的監管機制

　　得獎者：日本大阪大學實驗免疫學實驗室副主任坂口文志，他發現的調控T細胞可平衡免疫系統，使身體免受自身攻擊。

　　要建立一個健康的有機體，細胞必須齊心協力而且專業化，其中最專業的是T細胞，它是免疫系統的捍衛者。T細胞可産生破壞性酶來摧毀致病原。當T細胞不能識別入侵者和健康組織間的差異時，就會導致自身免疫性疾病。

　　上世紀80年代，坂口文志通過小鼠研究發現，在胸腺中存在一種新型T細胞，可減緩免疫反應並預防感染後自身免疫性疾病。這種調控T細胞，可為免疫系統中提供重要的平衡。這種平衡可在一個方向上進行調節，以幫助治療炎症性腸病等，也可在另一個方向進行調節，使免疫系統在同癌症的生長和擴散進行作戰時更具殺傷力。

　　（科技日報多倫多3月26日電）