在《費城染色體》一書中,記者傑西卡·瓦普納講述了突破性抗癌藥物格列衛的故事,自 2001 年美國食品和藥物管理局批准以來,該藥物已挽救了成千上萬慢性粒細胞白血病 (CML) 和其他癌症患者的生命。它是第一種靶向癌症藥物,在研究人員確定了引起 CML 的基因突變後開發出來,它啟動了揭示各種癌症基因根源的競賽。
摘自傑西卡·瓦普納的《費城染色體:突變基因和基因水平治癒癌症的探索》。版權所有 © Jessica Wapner, 2013。在所有售書地點均有售。
第一章:最初的線索 大衛·亨格福德不敢相信自己所看到的。他Hover在顯微鏡上,來回轉動輪子以確保最佳視野。一塊小玻璃載玻片從下方被照亮。它包含一個已經擴張然後在繁殖過程中停止的單個細胞,其四十六條染色體完全展開。他檢查並再三檢查,並絕對肯定:其中一條染色體太短了。
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那是 1959 年,遺傳學研究領域幾乎不存在。1956 年對人類細胞中染色體標準數量(四十六條,二十三對,每對一套遺傳自父母)的確認,暗示著一些無法掌握的東西,一片地平線上的大陸,對於當時的工具來說太遙遠而無法看到。儘管詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在 1953 年做出了他們著名的 DNA 雙螺旋結構發現,並且唐氏綜合症(一條染色體的額外副本)的遺傳根源已在同年被發現,但尋找 DNA 與疾病之間聯絡的研究才剛剛開始。在世界各地,實驗室才剛剛開始嘗試探索遺傳物質所需的技術。基因是遺傳單位,是將性狀從一代傳遞到下一代的方式,包括缺陷。但是疾病如何可能與 DNA 聯絡起來完全是未知的。“基因突變”或“染色體異常”之類的短語尚未成為通用語言,因為沒有必要使用這種語言。
因此,年輕科學家大衛·亨格福德Hover在顯微鏡上,被他透過鏡頭看到的東西驚呆了。這個人知道染色體應該是什麼樣子。配備相機的顯微鏡在 1950 年代是熱門的實驗室商品,而亨格福德是一位狂熱的攝影師,他在費城一家癌症研究中心找到了一份使用顯微鏡的工作。他花了無數個小時觀察果蠅的星形染色體,訓練他的眼睛去看清其中的精細帶狀圖案。他是當時少數能夠發現模糊、墨水狀染色體陣列中異常的人之一。
因此,他最終與彼得·諾維爾合作可能是不可避免的,諾維爾是一位醫生,也才三十出頭,在賓夕法尼亞大學的城鎮對面進行癌症研究。1956 年,諾維爾偶然發現了一種觀察細胞內染色體的新方法。他一直在研究白血病患者的血細胞,他的工作遵循了當時的常用方法:沖洗細胞並用藍紫色染料染色。
自 1665 年細胞首次在顯微鏡下被發現以來,科學在窺視細胞(每個生物體內基本結構單元)內部的能力方面已經取得了長足的進步。這一發現導致了其他發現,從而產生了細胞理論,即所有生物都由細胞組成,新細胞是在舊細胞分裂時產生的。但是,用於觀察內部發條裝置的尖端技術仍然很簡陋,需要科學家用拇指擠壓覆蓋的玻璃載玻片上的細胞滴,以便對細胞施加壓力。擠壓應該使細胞破裂,溢位其充滿基因的中間部分。但是,這種方法失敗的次數與成功的次數一樣多,留下了對研究人員無用的破碎細胞碎片。人們對這種浪費寶貴時間和資源的技術感到沮喪。
有一天,諾維爾繞過了通常的科學程式走了捷徑。“皮特很匆忙,就像年輕人往往那樣,”大衛的妻子艾麗斯·亨格福德多年後回憶道。諾維爾沒有遵循更嚴格的清潔方法,而是用一些自來水沖洗了一份白細胞樣本。他將沖洗過的細胞滴到載玻片上,並對他透過顯微鏡看到的東西感到驚訝。事實證明,自來水是低滲的——一種低壓溶液,會導致細胞膨脹,就像洩氣的木筏被充入過多空氣一樣。
由於細胞像那樣膨脹,諾維爾可以看到一些同樣令人驚訝的東西。事實證明,他用來幫助凝結紅細胞(使其更容易從樣本中去除)的豆提取物也刺激了白細胞的分裂。細胞在分裂過程中被捕獲,處於其最膨脹的狀態。由於自來水進一步擴大了細胞的大小,染色體有更多的空間展開,突然間更容易看到和計數。沒有人以這種方式觀察染色體。諾維爾不知道這是否可能。再說一次,他對基因一無所知,對遺傳學也沒有什麼興趣。但他保留了載玻片,認為外面有人可能會有興趣看一看。
當時的遺傳學界很小,費城地區對遺傳學研究感興趣的人數屈指可數。亨格福德聽說了諾維爾的載玻片。兩人開始合作。多年來,諾維爾準備了載玻片,亨格福德會在顯微鏡下研究這些載玻片。他們完善了低滲溶液,至今仍用於分子遺傳學,並弄清楚瞭如何對載玻片進行風乾,以幫助細胞進一步展開。但他們沒有看到任何值得注意的東西。
然後,在他們相遇三年後的 1959 年,它出現了:CML 患者細胞內一條蠕蟲狀染色體的異常小臂。隨著染色體在擠壓細胞中展開,亨格福德可以清楚地看到其中一條太小了。它的一部分缺失了。他們查看了來自其他六位 CML 患者的血液樣本,並發現了相同的異常。
亨格福德震驚了,按下了相機快門。他將無法活著看到他剛剛拍攝的照片的意義。在 1959 年,一張顯示單個突變染色體的照片將對無數患者的生命和未來癌症治療產生的影響是完全出乎意料的。
“在我們偶然發現費城染色體之前,真的沒有證據表明癌症可能是由於基因變化引起的,”現年 79 歲的諾維爾幾十年後說道。這張照片將成為癌症和醫學整體發生鉅變時刻的持久寫照。它是現代時代在根本原因上靶向癌症的尚未被認可的起點。