來源：科技日報  

【導(dǎo)讀】當(dāng)?shù)貢r間3月25日，加拿大蓋爾德納基金會評選委員會公布了2015年度全球衛(wèi)生獎、懷特曼獎和國際獎的獲得者名單。加拿大蓋爾德納獎素有“小諾貝爾獎”之稱，截至目前，已有82名蓋爾德納獎獲得者摘得諾貝爾獎桂冠。

       在加拿大國際頂尖醫(yī)學(xué)科學(xué)獎——蓋爾德納獎2015年授予的7名獲獎?wù)咧校?名國際學(xué)者得獎。他們的獲獎是因為在揭示細胞內(nèi)部的基本運作過程方面作出的杰出貢獻。他們的發(fā)現(xiàn)并不針對某一種特殊疾病，在大多數(shù)情況下，這些突破性實驗都完成于十幾年前，但它們對人類健康的影響才剛剛顯現(xiàn)出來。他們揭開的細胞如何自我調(diào)控的“黑匣子”，或?qū)椭祟惱斫馍烤故侨绾芜\行的。 　　

       1665年，英國博學(xué)家羅伯特•胡克寫到，他通過顯微鏡凝視的軟木薄片，發(fā)現(xiàn)里面充斥著小小的空房間，于是他用了“細胞”一詞來形容他所看到的這些空洞的小房間。胡克當(dāng)然不知道，其實他懵懵懂懂之中發(fā)現(xiàn)的是生命的基本單元和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的關(guān)鍵。因為科學(xué)家隨后認識到，有生命的東西都是由細胞組成的。但是，它們并不是空的。

       細胞更像是一個城市。這個巨大的集成系統(tǒng)有條不紊地協(xié)同工作著，它們調(diào)集資源、給生產(chǎn)線供能、鍛造精美結(jié)構(gòu)、處理廢物、保存信息和延續(xù)增長。但與任何人類城市不一樣的是，一個細胞就是一個自我管理的大都市，在這里不需要官僚來維持運行，靠的只是基因的指引和幾十億年的進化磨練。我們的生命則完全依賴于它。

一、細胞的供應(yīng)鏈 　　

       得獎?wù)撸好绹~約威爾康乃爾醫(yī)學(xué)院癌癥研究中心主任路易斯•坎特利，他發(fā)現(xiàn)了一個可告訴細胞什么時候能獲得營養(yǎng)的系統(tǒng)，提出了糖尿病和癌癥間的關(guān)聯(lián)性。 　　

       正如一個城市必須輸入糧食和能源，一個細胞也需要引進資源以維持自身成長。但是，應(yīng)當(dāng)在什么時候放下連接城里城外的吊橋呢？對于細胞來說，答案取決于不同類型分子間的相互作用鏈，一個分子觸發(fā)下一個分子。這些相互作用的總和傳達了外部環(huán)境的信息，從而使細胞作出響應(yīng)，在有物資供應(yīng)時將其帶進來。 　　

       上世紀80年代中期，路易斯•坎特利試圖弄清胰島素是如何激活細胞吸收關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)葡萄糖的。他發(fā)現(xiàn)一種酶可檢獲胰島素已被穿透細胞膜的受體探測到的信息。酶觸發(fā)了內(nèi)部信令系統(tǒng)，并最終使細胞泵出葡萄糖。坎特利發(fā)現(xiàn)的這種磷脂酰肌醇三激酶對身體功能至關(guān)重要。當(dāng)系統(tǒng)滯后時，葡萄糖會進入血液，導(dǎo)致糖尿病。當(dāng)其運行過載時，癌細胞可迅速吞噬助長腫瘤生長的營養(yǎng)物質(zhì)。

二、細胞的生長機制 　　

       得獎?wù)撸喝鹗堪腿麪柎髮W(xué)邁克爾•霍爾教授，他發(fā)現(xiàn)了一種可讓細胞知道什么時候生長的蛋白，這種蛋白在癌癥擴散方面發(fā)揮著重要作用。 　　

       1989年，科學(xué)家們對雷帕霉素非常好奇，因為這種首先在蒙特利爾分離出的藥物被證明可有效抑制免疫系統(tǒng)，并防止捐贈器官發(fā)生排斥反應(yīng)，但當(dāng)時并沒有人了解雷帕霉素的工作原理。雷帕霉素的名稱來自其最初發(fā)現(xiàn)于拉帕努伊島（復(fù)活節(jié)島）的土壤樣本中，由微生物攻擊真菌產(chǎn)生。邁克爾•霍爾使用酵母細胞對雷帕霉素進行研究中，最終描繪出了雷帕霉素破壞相互作用的復(fù)雜過程圖。在這個過程中，他發(fā)現(xiàn)雷帕霉素的攻擊目標是一種蛋白，其在細胞增殖控制中扮演重要角色。 　　

       這種蛋白被證明是負責(zé)細胞生長和大小的中央控制器。當(dāng)人類通過鍛煉形成肌肉，大腦形成新的連接促進學(xué)習(xí)時，細胞也在生長，雷帕霉素的目標蛋白（TOR）也在工作。那么問題來了，當(dāng)TOR出現(xiàn)故障時，它又在做什么？答案就是促進癌細胞轉(zhuǎn)移。這項研究為應(yīng)對癌癥和各種代謝性疾病打下了基礎(chǔ)。

三、細胞的回收機制 　　

       得獎?wù)撸喝毡緰|京工業(yè)大學(xué)大隅良典教授，他發(fā)現(xiàn)了一種通用回收服務(wù)機制，可使細胞在資源枯竭時維持存活。 　　

       城市居民必須回收資源，細胞也是如此。但對于細胞來說，回收是一個生死攸關(guān)的問題。當(dāng)營養(yǎng)稀缺時，細胞擁有一個系統(tǒng)，可打破舊的或不必要的機制，并從中獲益以保持自身的延續(xù)。這一自噬系統(tǒng)，將可用于回收的物質(zhì)隔離在被稱為自噬體的小泡中，這個小泡發(fā)生遷移并與作為細胞回收中心的溶酶體合并，其中的酶將大分子進行分解，準備再利用。 　　

       1988年，大隅良典在對酵母細胞的研究中首次發(fā)現(xiàn)并描繪了細胞的這一重要功能。整個系統(tǒng)的動態(tài)性非常強，因此了解其運行并不容易，但得益于多年的顯微技術(shù)經(jīng)驗，大隅良典不僅看到了正在運行的自噬行為，還找出了導(dǎo)致其失效的突變細胞。這反過來又促使他發(fā)現(xiàn)了自噬所必需的基因和運行這一過程的分子機制。雖然這只是在酵母中開展的一項基礎(chǔ)研究，但此項發(fā)現(xiàn)被廣泛認為是人類細胞存活研究的基礎(chǔ)，自噬問題對阿爾茨海默氏癥的形成具有重要影響。

四、細胞的質(zhì)控體系 　　

       得獎?wù)撸好绹_切斯特大學(xué)RNA生物中心主任林恩•馬奎特，她發(fā)現(xiàn)了使錯誤指令遠離脫軌細胞的機制，為遺傳疾病的病因研究打開了一扇窗。 　　

       每一個細胞都需要指令以在正確的時間行動、生存和死亡。這些指令來自一個細胞DNA庫，在這里細胞可以復(fù)制成長長的粘性分子——信使RNA，然后發(fā)送出去形成所有細胞活動的基本組成部分——蛋白質(zhì)。但問題是有時這些指令會發(fā)生錯誤。 　　

       林恩發(fā)現(xiàn)，所有的細胞都會犯錯，但細胞有一種機制可以識別和消除不良的指令，這就是所謂的無義信使RNA。林恩的最初動機是想要理解蛋白生產(chǎn)中的問題是如何導(dǎo)致囊性纖維化、癌癥等一系列疾病的。上世紀80年代，她開始探索這個問題，并在接下來的30多年研究中發(fā)現(xiàn)了細胞中有一個重要的質(zhì)量控制體系。因為無義信使往往起源于DNA中的致病基因突變，此項發(fā)現(xiàn)有助于確定疾病的確切原因，為未來的疾病治療開辟了新方式。

五、細胞的監(jiān)管機制 　　

       得獎?wù)撸喝毡敬筅娲髮W(xué)實驗免疫學(xué)實驗室副主任坂口文志，他發(fā)現(xiàn)的調(diào)控T細胞可平衡免疫系統(tǒng)，使身體免受自身攻擊。 　　

       要建立一個健康的有機體，細胞必須齊心協(xié)力而且專業(yè)化，其中最專業(yè)的是T細胞，它是免疫系統(tǒng)的捍衛(wèi)者。T細胞可產(chǎn)生破壞性酶來摧毀致病原。當(dāng)T細胞不能識別入侵者和健康組織間的差異時，就會導(dǎo)致自身免疫性疾病。 　　

       上世紀80年代，坂口文志通過小鼠研究發(fā)現(xiàn)，在胸腺中存在一種新型T細胞，可減緩免疫反應(yīng)并預(yù)防感染后自身免疫性疾病。這種調(diào)控T細胞，可為免疫系統(tǒng)中提供重要的平衡。這種平衡可在一個方向上進行調(diào)節(jié)，以幫助治療炎癥性腸病等，也可在另一個方向進行調(diào)節(jié)，使免疫系統(tǒng)在同癌癥的生長和擴散進行作戰(zhàn)時更具殺傷力。