1975年诺贝尔生理学或医学奖

1975年诺贝尔生理学或医学奖——肿瘤病毒与癌症的关系制作人：王晓臣获奖原因杜尔贝科、巴尔的摩和特明为研究癌症与病毒之间的联系提供了概念性的基础。正是因为他们发现了肿瘤病毒与细胞遗传物质之间的相互作用，并提供了检验病毒与人癌之间可能关系的概念性基础，三人光荣的分享了1975念得诺贝尔生理学和医学奖。获奖人：巴尔的摩DavidBahirsore美国微生物学家1938～杜尔贝科RenatoDulbecco美国病毒学家1914～特明HowardMartinTersin美国肿瘤学家1934～1994各自研究成果：杜尔贝科：通过研究DNA肿瘤病毒，证明DNA病毒嵌入了基因组，并在被转化的细胞中存在着一套完整的病毒基因组；证明了DNA肿瘤病毒引起细胞转化，而且进一步证明了感染性肿瘤病毒的DNA在被转化的细胞中起着遗传要素的作用，为影响细胞生长控制的蛋白质合成提供了遗传性息。特明：发现了反转录酶，预言并证明了以RNA为模板可以转录合成DNA,修正了中心法则。巴尔的摩：发现了反转录酶，修正了中心法则。获奖人物简介：杜尔贝科是美籍意大利人，1914年2月22日生于意大利南部城市卡坦扎罗。1930年升入都灵大学攻读医学，1936年获得医学博士学位，并入伍参战，战后又回大学读了两年物理。成为都灵大学副教授。1947年赴美印第安纳大学研究噬菌体和噬菌体遗传学。1951年迁至加州理工学院从事动物病毒学研究。杜尔贝科1972年杜尔贝科在加州理工学院以及随后在南加州的苏克学院先后创立了生气蓬勃的病毒学实验室，探讨各种病毒：包括RNA病毒、DNA病毒、致癌性病毒与传染性病毒等。1986年杜尔贝科倡议HumanGenomeProject，目前已经是全球性的合作计划。1988-1992，杜尔贝科是苏克学院的总裁。目前，杜尔贝科移回意大利工作，在米兰国家研究院工作，主要负责HumanGenomeProject。特明特明于1934年12月10日出生在美国宾夕法尼亚州费城。1951年升入斯沃莫尔学院生物学系。1955年考上加州理工学院生物研究生，专业是生物胚胎学。1956年改修动物病毒学，成为著名生物学教授杜尔贝科的研究生。1960年获得博士学位后转入威斯康星大学。1964年对DNA致癌病毒假设做了详细的阐述。1994年2月9日特明因肺癌病逝于威斯康星大学，享年59岁。巴尔的摩巴尔的摩，1938年3月7日出生于纽约市的布朗克斯区。1960年毕业于斯沃思莫尔学院，获文学学士学位。后在马萨诸塞理工学院进修1年。1964年在洛克菲勒大学获哲学博士学位后转入爱因斯坦医学院，并从事动物病毒学研究。1965年他迁至索尔科研究所，参加了杜尔贝科的病毒学实验室的工作。1968-1971年任马萨诸塞理工学院微生物学副教授，1972年后任教授。1973年任美国癌症研究学会教授。1982年任怀特海研究所所长。是美国国家科学院院士。1986年4月，巴尔的摩和嘉莉在《细胞》杂志上发表了题为《在含重排MU重链基因的转基因小鼠中内源免疫球蛋白基因表达模式的改变》的实验论文，这个论文涉嫌造假，而引发著名的巴尔的摩事件。并持续10年之久。1990年任洛克菲勒大学校长，并因为巴尔的摩事件于1991年11月，辞去洛克菲勒大学校长职务，于1994年回到麻省理工学院。1997年到加州理工学院任校长。1999年凭借他对病毒学、分子生物学以及免疫学的研究获得国家科学奖章。他还帮助制定了人类基因组计划的联邦指导方针，并积极推动对艾滋病的研究。2004年帕里斯在巴尔的摩实验室做博士后期间发表的论文也可能有假，巴尔的摩辞去校长职务，并要求校方调查此事。2007年，加州理工学院认定帕里斯在该校工作期间发表的4篇巴尔的摩做为共同作者的论文有假，但是是他一个人干的，与巴尔的摩无关。巴尔的摩曾于2007年出任美国科学促进会（AAAS）主席。2010年2月22日，华裔病毒学家、加州理工学院生物学教授黄诗厚（巴尔的摩妻子）女士开始出任AAAS新任主席。研究概况1910年，劳斯（Rous）发现，鸡肉瘤（一种癌）细胞裂解物在通过除菌滤器以后，注射到正常鸡体内，可以引起肉瘤，首次提出鸡肉瘤可能是由病毒引起的（后称劳斯肉瘤病毒RSV），并进而认为，病毒是癌症的病因，这是癌的病毒理论的开始，但在当时并没有引起科学界的重视。二战期间，波兰科学家格罗斯（Gross）来到美国，他从小鼠白血病细胞中分离出一种病毒，注入正常小鼠体内后,也同样引起了白血病，从而确认病毒可以引起癌症。此后病毒致癌的问题逐渐引起了人们的重视。1958年，斯图尔特和埃迪分离出一种病毒，注射到小鼠体内可以引起肝脏、肾脏、乳腺、胸腺、肾上腺等多种组织器官的肿瘤，因而把这种病毒称为多瘤病毒。一种病毒可以引起不同的肿瘤，意味着必然存在着一种共同的病毒致癌机制。50年代末，60年代初癌病毒研究成了一个极具想像力的研究领域，主流科学家开始进入癌病毒研究领域。美国加州理工学院著名病毒学家杜尔贝科是这个领域的领军人物，他领导的研究室于1960年报告，他们用多瘤病毒在体外成功地使仓鼠的成纤维细胞转化为癌细胞。1966年，85岁的劳斯获得诺贝尔奖。1975年特明和巴尔的摩因发现逆转录现象而获得诺贝尔奖。毕晓普和他的同事瓦穆斯发现了细胞癌基因（原癌基因）创立了癌症发生的癌基因理论。毕晓普和瓦穆斯在1989年获得诺贝尔奖。豪森因发现引发子宫颈癌的人乳头状瘤病（HPV）毒；巴尔－西诺西和蒙塔尼发现了艾滋病病毒（HIV）；共同获得2008年诺贝尔生理学与医学奖。三位科学家的具体成果与方法：（一）杜尔贝科的研究1947年进入印地安纳大学跟随卢瑞亚（卢瑞亚因对噬菌体的研究在1969年荣获诺贝尔生理医学奖）研究噬菌体，他以丰富的对噬菌体研究的经验发展出一种新的快速实验技术—溶斑法，用以计算病毒的数量。这种方法的诞生，使人们第一次能详细的分析病毒生长和病毒—抗体的相互作用。从此，动物病毒学研究才算真正上路。溶斑法溶斑法：是将适当浓度的病毒悬液加入致密的单层细胞培养瓶中，使病毒吸附，再覆盖一层融化的琼脂，病毒在细胞内复制后，可产生一个局限的感染灶，即溶斑。用中性红染活细胞，可见未染上颜色的空斑。溶斑是由一个感染性病毒体复制产生的。类似细菌的菌落，称为溶斑形成单位(PFU),以每mL能形成的溶斑形成单位来表示，即PFU/mL。1959年，杜尔贝科开始研究ＤＮＡ病毒，他选择的是一种能够在老鼠身上诱发多种肿瘤的病毒“多瘤病毒”，这种ＤＮＡ病毒很小，正是因为它小更加吸引住了杜尔贝科，他希望用这种病毒来分析动物病毒的遗传重组。他成功的应用溶斑法测定了多瘤病毒。在研究多瘤病毒感染性细胞的过程中，他注意到培养中被感染的细胞与未被感染的细胞不同，被转化的细胞在形态和生长方式上都有改变，当把被感染细胞植入动物体后发生肿瘤，因而得出结论，认为在培养中被病毒感染而转化的细胞，在实验动物上是致瘤的。经过几年的努力，他们发现多瘤病毒和一种叫做ＳＶ４０的病毒在受感染细胞中，引起各种各样的调节变化，包括细胞DNA合成的激活作用、病毒特异性抗原的产生等；他们知道构成病毒基因的DNA是一个很小的环状分子。提出问题：1、难道就是这样一个小圆分子引起了新生物的转化？2、一旦最初的新生物发生在一个细胞中的时候，病毒只是“击中”这个细胞？还是在“跑步”？还是继续倍增或播种传代？DNA的环状结构提示了杜尔贝科：它可以类似溶原性细菌中的原噬菌（原噬菌体是指噬菌体的遗传物质，级噬菌体的脱氧核糖核酸，又叫做噬菌体ＤＮＡ）体那样，嵌入宿主的染色体DNA中。后来，他用分子杂交法证明病毒核算顺序，不仅存在于被转化细胞中，而且在化学上附属于宿主的ＤＮＡ染色体，也就是说，病毒ＤＮＡ顺序与细胞ＤＮＡ有密切联系，可能共价的进入并构成完整的细胞染色体。一系列的发现说明病毒在经过初始转化或肿瘤诱导后，可以继续存在下去从而影响原来细胞后代的形态。他还对病毒基因表现的调节作了深入研究，发现病毒信息的转录和病毒密码蛋白的合成在被转化的细胞中仅限于半个病毒基因组，相当与溶解感染期间早期表现出的病毒信息。于是他把注意力集中在病毒基因组的早期区域，通过对温度敏感突变体的研究表明病毒基因的表现，对于细胞转化来说是必需的，对于受感染细胞各种表现型变化的产生来说也是必需的。它不仅证明了DNA肿瘤病毒引起细胞转化，而且进一步证明了感染性病毒的DNA在被转化的细胞中起着遗传要素的作用，为影响细胞生长调控的蛋白质合成提供了遗传信息。杜尔贝科是搞DNA品种的，未研究过RNA肿瘤病毒，尽管他的整个DNA工作比起RNA来要简单，但是它所取得的上述重大成果是他被誉为特明和巴尔的摩的“研究父亲”。（二）特明的研究在杜尔贝科实验室攻读博士学位的研究生特明在研究劳斯肉瘤病毒（RSV属于RNA病毒）时发现RSV有不同的亚型，每一种亚型的RSV都可以使正常细胞转化为癌细胞，并获得稳定的恶性表型；而不同亚型的RSV转化的细胞，其恶性表型都不同。这个现象的合理解释就是，RSV在诱导细胞癌变的过程中，已将自己的遗传信息稳定地传递给了正常细胞，从而使它们具有了特定的恶性表型。不同亚型的RSV遗传特性不同，因此转化的细胞恶性表型也不相同。然而令特明感到非常困惑的是，RSV是一种RNA病毒，如果上述推论是正确的话，其逻辑的结论就是，RSV的遗传信息（RNA）可以传递给正常细胞的DNA从而改变细胞遗传性状。特明明确地意识到，自己基于试验的结果已与传统科学的理论范式（DNA→RNA→蛋白质）发生了尖锐的冲突；他认为，不应当让事实屈从于理论。他觉得对他发现的现象的合理解释是：在感染的细胞内以RSV为模版先合成一个“DNA中间体”（又称前病毒，provirus），这个DNA中间体然后整合到细胞DNA中，从而永久地改变了感染细胞的遗传特性（癌变）。遗传信息可以从RNA反向传递向DNA吗？这在当时认为是十分荒谬的。但是特明没有屈从传统的权威，在此后的10年中，他坚持用实验证明自己的理论，并在每次学术会议上都宣传自己的观点，但引来的只是冷淡和嘲笑。但特明并不气馁，继续在不断地探索着。他知道，要证明以RSV的RNA为模版合成“DNA中间体”的关键，是必需找到以RNA为模版的DNA聚合酶。1969年，一个日本学者里子水谷来到他的实验室，这是一个非常擅长实验的年轻科学家。按特明的设想，他们开始寻找RSV中存在“逆转录酶”的证据。实验设计简单而巧妙：他们将合成DNA所需的“原料”，即A、T、C、G四种脱氧核苷酸，与破坏了外壳的RSV一起在体外40℃的条件下温育一段时间，结果在试管里获得了一种新合成的大分子，它不能被RNA酶破坏，但却可以被DNA酶所分解，证明这种新合成的大分子是DNA。如果用RNA酶预先破坏RSV的RNA，再重复上述的试验，则不能获得这种大分子，说明这个DNA大分子是以RSV的RNA为模板合成的。这个实验有力地证明了RSV中存在着一种依赖于RNA的DNA聚合酶，即逆转录酶。在逆转录酶的作用下，可以用RNA为模版合成DNA。（三）巴尔的摩的研究1965年他迁至索尔克研究所参加了杜尔贝科的病毒实验室的工作，并在那里研究脊髓灰质炎病毒（小儿麻痹症）的复制机制。当时他认为所有的核糖核酸病毒的复制系统都是一样的。然而，科学家们却在20世纪60年代证实骨髓灰质炎病毒并不代表所有病毒，事实上还存在着其它的复制系统。巴尔的摩开始根据病毒的复制方式将它们分类，在这一过程中的发现使他后来获得诺贝尔生理学-医学奖。由于他的妻子黄博士发现RNA病毒在其感染性颗粒中携带有复制酶，这更加引起了他的兴趣。他认为RNA病毒的基因组可能对其mRNA起互补作用，为了进行复制，这样一种病毒也许必须利用细胞中一种依赖于RNA的RNA聚合酶或者在其病毒粒子中，也许包含着一种病毒密码聚合酶，他们通过对疱疹性口炎病毒的研究发现了一种依赖RNA的RNA聚合酶。巴尔的摩怀着浓厚的兴趣，决定立即测试其它RNA肿瘤病毒的粒子中的聚合酶。他