本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
諾貝爾獎公佈前後的日子對我們科學家來說是八卦天堂。我們喜歡猜測誰會獲獎,在公佈之後,我們會交流各種瘋狂的陰謀論,談論令人痛心的冷落,並推測獲獎者是否應該獲得榮譽。我們陰暗的一面也往往會插嘴,當某個領域的自命不凡的領導者被冷落時,我們會幸災樂禍,有些人還津津有味地期待著另一起諾貝爾醜聞。
約翰·格登和山中伸彌獲得2012年諾貝爾生理學或醫學獎的訊息對我來說是一個特別的驚喜。通常,當我聽到生理學或醫學諾貝爾獎時,獲獎者所獲榮譽的發現要麼發生在幾十年前,要麼是在與我直接不相關的生物醫學研究領域。
今年的諾貝爾獎授予了格登和山中伸彌,以表彰他們開創性的工作,該工作表明,成年的成熟細胞可以被重新程式設計為未成熟的幹細胞狀態。這一發現是我自己實驗室中許多工作的基礎,當我寫這篇文章時,我知道我的實驗室正在使用山中伸彌在六年前開發的方法培養幹細胞。當我讀到高橋和山中伸彌於2006年在《細胞》雜誌上發表的論文時,我知道我正在見證一位傑出科學家的一項里程碑式的發現,而幹細胞領域的許多人都一直期待山中伸彌因其工作而獲得諾貝爾獎,我們似乎只是在他在哪一年獲獎的問題上存在分歧。
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約翰·格登的工作可以追溯到 20 世紀 50 年代和 60 年代,當時他證明了來自非洲爪蟾成年細胞的細胞核可以移植到去核卵細胞中,併產生健康的青蛙——這是動物克隆的第一個例子。格登挑戰了“一旦細胞成熟,就無法逆轉”的舊正規化。他的工作是一場概念革命,他的許多同事最初不願接受這種正規化轉變。格登的開創性發現逐漸說服了許多其他科學家接受他的想法,並激勵了許多其他科學家嘗試克隆其他動物。重新程式設計是如何發生的機制仍然是一個謎。一個成年細胞的細胞核如何僅透過被移植到沒有細胞核的卵細胞中就突然啟用其胚胎時期的轉錄程式?
這種型別的細胞核重新程式設計也相當麻煩,尤其是在成年哺乳動物中。提取成年細胞的細胞核,然後將其注入單個卵細胞中需要大量的專業知識,並且尚未準備好在幹細胞實驗室中廣泛使用。大約50年後,當山中伸彌發表了一種方法時,只需將四個基因調節因子植入成年小鼠細胞中,即可啟動向類似胚胎狀態的重新程式設計,於是重新程式設計成年細胞的想法突然流行起來。在幾個月內,其他實驗室證實了這一發現,他的論文成為近代史上被引用次數最多的論文之一。僅僅六年時間,山中伸彌的論文就被引用了 4000 多次!山中伸彌隨後在 2007 年發表了第二篇論文,表明成年人皮膚細胞可以被重新程式設計為類似胚胎的誘導多能幹細胞(iPSC)狀態,這導致了許多患者幹細胞系的產生。
我認為大多數幹細胞生物學家都會同意格登和山中伸彌都應該因他們的發現而獲得諾貝爾獎。有些人可能會問,為什麼 2006 年裡程碑式論文的第一作者高橋和利沒有共同獲獎。其他人可能會想,開發培養人類胚胎幹細胞技術的科學家是否也應該受到表彰,因為沒有他們的辛勤工作,高橋和山中伸彌可能無法培養出人類 iPSC。這些問題在所有諾貝爾獎公佈後都很常見,部分原因是諾貝爾獎最多隻能由三位研究人員分享的嚴格規定,在我們這個合作和網路化發現的時代,也許應該重新考慮這個規定。
然而,困擾我的問題是,為什麼約翰·格登不得不等待這麼久才獲得諾貝爾獎。他早在 50 年前就發表了許多令人信服地證明成功重新程式設計成年非洲爪蟾細胞的論文。這是一項開創性的發現,它挑戰了發育過程中不可逆轉分化的正規化,並對不僅是發育生物學家,而且是來自許多學科的生物學家的思想產生了重大影響。
拉斯克基金會也認識到了約翰·格登工作的重要性,並在 2009 年將著名的拉斯克基礎醫學研究獎頒發給了格登和山中伸彌。我認為近年來格登獲得認可的明顯原因是,山中伸彌的重新程式設計方法使得格登的想法可以更廣泛地應用於哺乳動物和人類細胞,其方式很可能用於再生療法、疾病建模和篩選患者特異性藥物。
如果山中伸彌沒有發表他在重新程式設計小鼠和人類細胞方面的工作,格登還會獲得諾貝爾獎嗎?這是一個推測性的問題,但我認為答案是“不會”,因為授予的諾貝爾獎是“醫學或生理學”。該獎項的名稱暗示該發現必須與醫學或正常生理學有關,但這使得為在生物學方面的開創性發現而頒發獎項變得困難,而這些發現與醫學或生理學沒有直接關係。當一個多世紀前設立諾貝爾獎時,生物學作為一門獨立的科學仍處於起步階段。過去一個世紀為我們帶來了生物學方面的重大發現,例如進化或光合作用領域的發現,這些發現沒有直接的醫學應用。正如諾貝爾物理學獎表彰物理學領域的偉大智力成就,而無需證明這些發現將導致新技術一樣,生物學發現也應得到類似的認可,而無需等待即將到來的醫學相關性。
儘管諾貝爾沒有設立諾貝爾經濟學獎,但瑞典國家銀行透過向諾貝爾基金會捐款,以建立“紀念阿爾弗雷德·諾貝爾的瑞典國家銀行經濟學獎”來響應對設立此類諾貝爾獎的需求。它有這個曲折的名字,因為從技術上講,它不是“諾貝爾獎”,也不是諾貝爾遺囑的一部分,但它仍然像所有其他諾貝爾獎一樣由諾貝爾基金會管理,這就是為什麼在通俗的說法中,我們都將其稱為諾貝爾經濟學獎。我認為我們必須認識到,同樣需要設立諾貝爾生物學獎,以表彰那些本身就傑出的生物學發現,而不必證明其醫學相關性。設立“紀念阿爾弗雷德·諾貝爾的生物學獎”將是表彰生物學發現的一種方式,也有助於激發人們對這一領域的更大興趣,該領域很可能成為 21 世紀最重要的科學領域之一。