2017年諾貝爾醫學獎授予生物鐘研究

方陵生/編譯

2017年諾貝爾醫學獎授予生物鐘研究

方陵生/編譯

研究生物體內部生物鐘運行機制的三位科學家榮獲2017年諾貝爾生理學或醫學獎，馬薩諸塞州布蘭迪斯大學的杰弗里·霍爾（Jeffrey Hall）、邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash）和紐約洛克菲勒大學的邁克爾·揚（Michael Young）將共享900萬瑞典克朗的諾貝爾獎獎金。

從20世紀80年代開始，這三位研究者發現并分離了果蠅體內第一個調控生物節律的基因period（周期基因），該基因可以編碼一種蛋白質，使其每晚集聚，第二天分解。在以后的研究中，這三位科學家和其他一些科學家揭開了進行分子調控的period以及由它編碼的PER蛋白質的奧秘，并確定了生物鐘的其他因素。

研究發現，所有多細胞生物體內都有生物鐘的存在，組成人體生物鐘的基因與睡眠障礙及其他疾病相關。

羅斯巴什、霍爾和揚三人在過去5年里曾共同獲獎，如2013年他們分享了價值100萬美元的被稱為“東方諾貝爾獎”的邵逸夫生命科學和醫學獎。對此，南安普敦大學研究生物鐘的赫爾曼·維耶恩（Herman Wijnen）說道，這次獲獎預示有望獲得諾貝爾獎，“科學界一直在尋求這個問題的答案，破解這個難題的正是這個科學家三人組。”維耶恩曾經是揚的實驗室的博士后。

揚說他在得知自己獲獎的消息時被驚呆了，以至于在早上起床時激動得幾乎穿不好鞋子。他在一次記者招待會上說，“聽到消息我要出去，于是我拿起鞋子，卻發現還沒穿襪子，然后我意識到先要將褲子拉上。”這次獲獎也讓羅斯巴什驚訝不已，卡羅琳醫學院諾貝爾大會秘書托馬斯·佩爾曼（Thomas Perlmann）說，“我一開始聯系邁克爾·羅斯巴什時，他沉默了片刻，然后他說，‘你是在跟我開玩笑吧。’”

這項研究的基礎是已故物理學家和分子生物學家西摩·本澤（Seymour Benzer）和遺傳學家羅納德·科諾普卡（Ronald Konopka）（本澤于2007年去世，科諾普卡于2015年去世）之前進行的遺傳基因篩選研究，這兩位科學家共同發現了導致果蠅孵化節律異常的基因突變。在當時，動物行為受遺傳因素影響的觀點是有爭議的，維耶恩說。幾年后，揚帶領的一個研究小組以及霍爾和羅斯巴什帶領的另一個研究小組最先克隆出了負責生理節律的基因。“他們真正改變了局面，從那時起，晝夜節律系統的存在及其運行機制的概念開始明確起來了。”

這兩個研究團隊之間曾經展開了激烈的競爭，他們都有意成為第一個發現生物鐘基因者。英國萊斯特大學的行為遺傳學家查拉拉波思·基瑞阿庫（Charalambos Kyriacou）說道，20世紀70年代末他曾與霍爾一起合作過。“隨著歲月的流逝和年齡的增長，他們也在日益成熟，如今他們都是好朋友了。”他說。

隨后的工作就是仔細觀察PER蛋白如何在夜間出現峰值和白天下降的情況。研究人員逐漸形成模型，在這個模型中，PER的積累是抑制編碼蛋白的基因表達的信號，這種類型的負反饋回路將成為晝夜節律研究中的重要主題，這些年里研究人員發現了更多這樣的反饋回路和時鐘蛋白。

德克薩斯大學達拉斯西南醫學中心的約瑟夫·高橋（Joseph Takahashi）等人將果蠅的研究成果推廣到哺乳動物身上，結果表明生物鐘系統在各個物種中都是普遍存在的。此后，研究人員又將生物鐘與心理健康和身體健康的許多方面聯系起來。“我們暴露在不適當的光線之下，我們經常跨越時區旅行，我們做倒班工作，所有這一切都對我們的健康產生不良影響。”維耶恩說道。

德國慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學醫學心理學主任瑪莎·梅洛（Martha Merrow）補充說，生物鐘與人體健康之間的聯系是非常普遍的，醫學院校應該加強對生物鐘學的關注。這可以作為一個專業，也可以納入其他專業的醫學培訓中，如內分泌專業或風濕病專業等。2017年的諾貝爾醫學獎給了梅洛和她的同事更多的動力，梅洛是在參加一次行政會議之前獲知這個消息的，“當時我激動得喘不過氣來，幾乎無法參加會議，這次醫學獲獎者的選擇太好了，這個成就對我們的研究領域來說是很了不起的。”

解開生物鐘奧秘的三位美國科學家榮獲諾貝爾獎。左起：邁克爾·羅斯巴什、杰弗里·霍爾和邁克爾·揚

● 三位美國科學家杰弗里·霍爾、邁克爾·羅斯巴什和邁克爾·揚因破解細胞晝夜節律的分子作用機制獲2017年諾貝爾生理學或醫學獎。

[資料來源：Nature][責任編輯：岳 峰]