【諾獎中的“基因”】一只雞引發(fā)的癌癥起因大探索

【諾獎中的“基因”】

癌癥的高發(fā)率和高死亡率，讓我們在生活中談“癌”色變。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，癌癥的源頭是一種比細(xì)胞、細(xì)菌都小的東西——病毒。但在上世紀(jì)，病毒與癌癥之間的關(guān)系并不被科學(xué)界認(rèn)可，那么它是如何一步步成為人類探索癌癥起因的焦點的呢？故事還要從一位科學(xué)家說起。

探索癌癥起因

弗朗西斯·佩頓·勞斯（Francis Peyton Rous），1879年出生于美國，是紐約市洛克菲勒研究所的內(nèi)科醫(yī)生和病毒學(xué)家。年少時，勞斯就對科學(xué)顯示出濃厚的興趣，而對生物學(xué)的興趣也使得他在中學(xué)畢業(yè)后，成功進(jìn)入美國第一所研究型大學(xué)——約翰·霍普金斯大學(xué)接受教育。1905年，勞斯獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，并成為該校附屬醫(yī)院一名實習(xí)醫(yī)生。

弗朗西斯·佩頓·勞斯（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

可工作一段時間后，勞斯才發(fā)現(xiàn)自己真正的興趣是對疾病的研究而不是治療，于是放棄醫(yī)院的工作，來到密歇根大學(xué)擔(dān)任病理學(xué)講師，而后又到德國德累斯頓的一家醫(yī)院學(xué)習(xí)病理解剖學(xué)課程。1909年，勞斯學(xué)成回到美國，不久后前往洛克菲勒醫(yī)學(xué)院任職，開始了他的疾病研究生涯。

任職后不久，一位養(yǎng)雞人送給了勞斯一只胸部長有肉瘤的雞，此時的他還不知道，這只病雞將改變之后一系列有關(guān)癌癥的研究。勞斯利用這只雞開展了一系列實驗，他發(fā)現(xiàn)，無論是把病雞的肉瘤組織直接植入到其他健康的雞身上，還是把肉瘤組織碾碎、過濾腫瘤細(xì)胞和細(xì)菌后再植入，被接種的雞都長出了肉瘤。勞斯由此在世界上首次提出雞的肉瘤是由病毒引起的，并進(jìn)而認(rèn)為病毒是癌癥的起因。

彼時是1911年，年輕的勞斯天才般的創(chuàng)見沒有引起科學(xué)界的重視。直到二戰(zhàn)之后，電子顯微鏡的成熟應(yīng)用使人們對病毒有了更深刻的理解，勞斯的理論才再度進(jìn)入人們的視野。到20世紀(jì)60年代，更多的實驗發(fā)現(xiàn)使病毒致癌理論被廣泛接受。1966年，在做出發(fā)現(xiàn)55年后，87歲的勞斯獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，引發(fā)雞肉瘤的病毒也被稱為勞斯肉瘤病毒（RSV）。

勞斯肉瘤病毒是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，關(guān)于它的一些奇怪機(jī)制一直吸引著科學(xué)家們。作為RNA病毒，在誘導(dǎo)細(xì)胞癌變的過程中，它似乎可以將自己的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給正常細(xì)胞，使它們轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞。然而，DNA的發(fā)現(xiàn)者之一弗朗西斯·克里克教授很早就提出，遺傳信息是由DNA轉(zhuǎn)錄到RNA，再由RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)生成，而不是反過來。這一理論已經(jīng)成為分子生物學(xué)的一個重要法則，即中心法則。那么真相到底是什么呢？

起初的中心法則（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

半個世紀(jì)的科學(xué)傳奇

為了解答這一疑問，美國微生物學(xué)家大衛(wèi)·巴爾的摩（David Baltimore）和美國遺傳學(xué)家霍華德·特明（Howard Temin）通過對勞斯肉瘤病毒機(jī)制的研究，分別獨立發(fā)現(xiàn)了勞斯肉瘤病毒中存在一種能夠使遺傳信息從RNA拷貝到DNA中的酶。這種酶后來被稱為逆轉(zhuǎn)錄酶，勞斯肉瘤病毒從此被稱為逆轉(zhuǎn)錄病毒。后來，人們還發(fā)現(xiàn)了一系列逆轉(zhuǎn)錄病毒，其中最著名的就是導(dǎo)致艾滋病的HIV病毒。巴爾的摩和特明也因為此項發(fā)現(xiàn)而獲得了1975年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

修改后的中心法則（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

依托勞斯肉瘤病毒的研究并未結(jié)束。美國微生物學(xué)家畢曉普（Michael Bishop）和其好友瓦爾繆斯（Harold Elliot Varmus）通過對勞斯肉瘤病毒的進(jìn)一步研究，提出了“致癌基因”的存在。他們發(fā)現(xiàn)，在這個病毒僅有的4個基因中，3個用來實現(xiàn)病毒的復(fù)制，而第4個則專職引發(fā)癌癥并使癌癥生長，這一基因被稱為SRC。畢曉普認(rèn)為，SRC不會憑空出現(xiàn)，很可能是由正常的細(xì)胞基因突變而來。在漫長的進(jìn)化過程中，SRC不僅可能存在于雞身上，還可能在更多動物的體內(nèi)發(fā)現(xiàn)。

經(jīng)過艱苦的努力，畢曉普和瓦爾繆斯在進(jìn)化時間跨度為10億年的一百多種物種體內(nèi)都找到了一種“原癌基因”，它們平時是正常的細(xì)胞基因，但可以被劫持到逆轉(zhuǎn)錄病毒中并轉(zhuǎn)變成致癌基因。也就是說，每個細(xì)胞內(nèi)都有SRC基因。

由此，畢曉普和瓦爾繆斯創(chuàng)立了逆轉(zhuǎn)錄病毒癌基因理論。這一理論告訴人們，細(xì)胞癌變的根本原因既不是病毒，也不是其他的致癌因素，而是存在于細(xì)胞自身中的原癌基因。當(dāng)受到物理、化學(xué)、病毒等因素的刺激后，原癌基因被激活，就會成為致癌基因。因為這一發(fā)現(xiàn)，畢曉普和瓦爾繆斯也獲得了1989年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

原癌基因理論

至此，由一只病雞而引發(fā)的探索癌癥奧秘的征途，已經(jīng)成為科學(xué)傳奇，5位科學(xué)家先后獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。原癌基因的發(fā)現(xiàn)也使得人們對不良的生活方式和癌癥之間的關(guān)系有了更深的理解，即身體的運(yùn)轉(zhuǎn)離不開遺傳物質(zhì)，而不良的生活方式會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)失控，激活原癌基因。

出品：科普中國

監(jiān)制：中國農(nóng)學(xué)會 光明網(wǎng)

作者：蔡琳

本文由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所研究員金蕪軍進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)