解讀2015年諾貝爾化學獎:探索未來抗擊癌癥新路徑

北京時間10月7日下午，瑞典皇家科學院將今年的“諾貝爾化學獎”頒發(fā)給了三位科學家，以表彰他們對于DNA修復的機理研究。獲獎者分別是來自瑞典的托馬斯•林達爾（Tomas Lindahl）與美國的保羅•莫德里（Paul Modrich）和土耳其的阿齊茲•桑賈爾（Aziz Sancar）。

其中，托馬斯•林達爾是中國科學院海外特聘研究員。

諾獎委員會稱，三位科學家從分子水平上揭示了細胞如何修復損傷的DNA以及如何保護遺傳信息，為我們了解活體細胞是如何工作提供了最基本的認識，有助于新癌癥療法的開發(fā)。

2015諾貝爾化學獎得主。

對探索生命本質意義重大

DNA雙螺旋結構被發(fā)現后，人們一度認為DNA是固定不變的結構。上世紀七、八十年代，從斯德哥爾摩卡羅琳斯卡醫(yī)學院獲得醫(yī)學博士學位的托馬斯•林達爾發(fā)現，DNA并不像人們想象中的那樣穩(wěn)定，而是會在紫外線、自由基及其他外部條件影響下發(fā)生損傷。但是，DNA的特殊性在于，它是細胞中唯一可以在受損后被修復的分子。正是由于一系列的分子機制持續(xù)監(jiān)視DNA，并及時“修修補補”，我們體內的遺傳物質才免于崩潰瓦解，生命體相的對穩(wěn)定狀態(tài)才得以維持。

中科院北京基因組所研究員楊運桂告訴《中國科學報》記者，“修復”機制確保了維持生命存在的遺傳物質DNA的穩(wěn)定性，這一機制是維持生命體健康的根本。“可以說，托馬斯首先發(fā)現了DNA損傷的現象以及修復的機制，都是生命最本質的科學問題。”楊運桂指出。

研究陸續(xù)發(fā)現，生命體的衰老、癌癥和許多重大疾病都和基因組不穩(wěn)定有關。在北京師范大學生命科學學院教授牛登科看來，深入研究DNA的損傷和修復機理對了解相關疾病的起源、降低某些遺傳病的發(fā)病率、降低DNA的損傷率和突變率至關重要。“未來，甚至有望為遺傳病人進行定向的基因治療。”牛登科告訴《中國科學報》記者。

北京大學生命科學學院教授孔道春也表示，在應用方面，DNA修復還將有助于基因檢查，可能突破對癌癥的早期診斷和預防的難題。

三種路徑奠定基礎

“從重要性來講，與DNA修復的研究早就該獲獎了。”孔道春，諾獎桂冠姍姍來遲的原因，可能是因為在這個領域做出過重要貢獻的科研人員實在太多。

孔道春向《中國科學報》記者解釋，上述三位獲獎者分別發(fā)現了三種不同DNA損傷的修復路徑：堿基脫落、堿基錯配以及嘧啶二聚體，并且最早發(fā)現了參與各損傷修復的酶。這三種路徑的發(fā)現，奠定了當今DNA修復領域研究的基礎。

“他們三人不僅做出了開創(chuàng)性的研究，在后續(xù)的機理研究中也長期走在世界前沿。”孔道春評價。

例如，除了DNA損傷和修復現象外，托馬斯還發(fā)現了多種DNA堿基切除修復和核苷酸切除修復重要基因，及這些修復基因的缺陷與人類疾病包括“著色性干皮病”、系統性紅斑狼瘡等關聯。這些成果打開了DNA修復研究領域的大門。

在牛登科看來，與發(fā)現DNA雙螺旋分子的沃森和克里克不同，這幾位科學家也許并沒有一篇劃時代的論文，他們獲獎，憑借的是數十年如一日，在特定領域里做著領先于世界的研究。“每一篇論文都保持著較高的質量。”

DNA修復在中國

2005年，楊運桂來到英國癌癥研究署從事博士后工作，他的導師便是皇家科學院院士托馬斯•林達爾博士，成為托馬斯的關門弟子。楊運桂向《中國科學報》記者表示，托馬斯不僅是一位名符其實的好學術導師，還是一位杰出的科學管理者。他領導卡萊爾學院（Clare Hall）研究所一共招收了不到20位獨立研究員，就產生了10多名英國皇家科學院院士、兩位諾獎獲得者，包括2001年獲得諾貝爾生理與醫(yī)學獎的蒂姆•亨特（Tim Hunt）。

在楊運桂看來，托馬斯不僅在科學上非常嚴謹，還很關心學生生活的方方面面。“他知道我?guī)е以谟ぷ?，特地為我漲工資。”2008年，楊運桂結束了在托馬斯實驗室的博士后生涯。托馬斯告訴他，“我支持你回中國發(fā)展，為中國的生命科學基礎研究貢獻你的力量。”

不久后，楊運桂入選中科院“百人計劃”，來到北京基因組研究所建立了自己的實驗室。“從當初建立實驗室到如今的一些科學研究方向和細節(jié)，托馬斯一直站在我身后，支持著我。”楊運桂對導師的支持表示由衷的感謝。

孔道春與保羅•莫德里師出同門，雖然他入學時莫德里早已離開，但他對這位前輩的治學嚴謹也深有耳聞?？椎来赫f：“他們都具備對科學的洞察力和預見性，更善于把握科研的發(fā)展方向，總是知道什么問題最重要、最值得研究。”

目前為止，托馬斯三次來到中國進行學術交流和指導。最近一次在2014年，他來到中國參加第四屆DNA損傷應答與人類疾病國際研討會時，曾向與會者表高度評價了中國學者在該領域中取得的進步。

“國內的學者正在這個生命科學的前沿領域中開展越來越多的原創(chuàng)性研究。”楊運桂說，他回國時，國內只有不超過20個研究組開展與DNA修復領域直接相關的研究，如今不少于80余個研究組參與了這個重要前沿基礎領域的研究。