本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
诺贝尔奖公布前后的日子对我们科学家来说是八卦天堂。我们喜欢猜测谁会获奖,在公布之后,我们会交流各种疯狂的阴谋论,谈论令人痛心的冷落,并推测获奖者是否应该获得荣誉。我们阴暗的一面也往往会插嘴,当某个领域的自命不凡的领导者被冷落时,我们会幸灾乐祸,有些人还津津有味地期待着另一起诺贝尔丑闻。
约翰·格登和山中伸弥获得2012年诺贝尔生理学或医学奖的消息对我来说是一个特别的惊喜。通常,当我听到生理学或医学诺贝尔奖时,获奖者所获荣誉的发现要么发生在几十年前,要么是在与我直接不相关的生物医学研究领域。
今年的诺贝尔奖授予了格登和山中伸弥,以表彰他们开创性的工作,该工作表明,成年的成熟细胞可以被重新编程为未成熟的干细胞状态。这一发现是我自己实验室中许多工作的基础,当我写这篇文章时,我知道我的实验室正在使用山中伸弥在六年前开发的方法培养干细胞。当我读到高桥和山中伸弥于2006年在《细胞》杂志上发表的论文时,我知道我正在见证一位杰出科学家的一项里程碑式的发现,而干细胞领域的许多人都一直期待山中伸弥因其工作而获得诺贝尔奖,我们似乎只是在他在哪一年获奖的问题上存在分歧。
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约翰·格登的工作可以追溯到 20 世纪 50 年代和 60 年代,当时他证明了来自非洲爪蟾成年细胞的细胞核可以移植到去核卵细胞中,并产生健康的青蛙——这是动物克隆的第一个例子。格登挑战了“一旦细胞成熟,就无法逆转”的旧范式。他的工作是一场概念革命,他的许多同事最初不愿接受这种范式转变。格登的开创性发现逐渐说服了许多其他科学家接受他的想法,并激励了许多其他科学家尝试克隆其他动物。重新编程是如何发生的机制仍然是一个谜。一个成年细胞的细胞核如何仅通过被移植到没有细胞核的卵细胞中就突然激活其胚胎时期的转录程序?
这种类型的细胞核重新编程也相当麻烦,尤其是在成年哺乳动物中。提取成年细胞的细胞核,然后将其注入单个卵细胞中需要大量的专业知识,并且尚未准备好在干细胞实验室中广泛使用。大约50年后,当山中伸弥发表了一种方法时,只需将四个基因调节因子植入成年小鼠细胞中,即可启动向类似胚胎状态的重新编程,于是重新编程成年细胞的想法突然流行起来。在几个月内,其他实验室证实了这一发现,他的论文成为近代史上被引用次数最多的论文之一。仅仅六年时间,山中伸弥的论文就被引用了 4000 多次!山中伸弥随后在 2007 年发表了第二篇论文,表明成年人皮肤细胞可以被重新编程为类似胚胎的诱导多能干细胞(iPSC)状态,这导致了许多患者干细胞系的产生。
我认为大多数干细胞生物学家都会同意格登和山中伸弥都应该因他们的发现而获得诺贝尔奖。有些人可能会问,为什么 2006 年里程碑式论文的第一作者高桥和利没有共同获奖。其他人可能会想,开发培养人类胚胎干细胞技术的科学家是否也应该受到表彰,因为没有他们的辛勤工作,高桥和山中伸弥可能无法培养出人类 iPSC。这些问题在所有诺贝尔奖公布后都很常见,部分原因是诺贝尔奖最多只能由三位研究人员分享的严格规定,在我们这个合作和网络化发现的时代,也许应该重新考虑这个规定。
然而,困扰我的问题是,为什么约翰·格登不得不等待这么久才获得诺贝尔奖。他早在 50 年前就发表了许多令人信服地证明成功重新编程成年非洲爪蟾细胞的论文。这是一项开创性的发现,它挑战了发育过程中不可逆转分化的范式,并对不仅是发育生物学家,而且是来自许多学科的生物学家的思想产生了重大影响。
拉斯克基金会也认识到了约翰·格登工作的重要性,并在 2009 年将著名的拉斯克基础医学研究奖颁发给了格登和山中伸弥。我认为近年来格登获得认可的明显原因是,山中伸弥的重新编程方法使得格登的想法可以更广泛地应用于哺乳动物和人类细胞,其方式很可能用于再生疗法、疾病建模和筛选患者特异性药物。
如果山中伸弥没有发表他在重新编程小鼠和人类细胞方面的工作,格登还会获得诺贝尔奖吗?这是一个推测性的问题,但我认为答案是“不会”,因为授予的诺贝尔奖是“医学或生理学”。该奖项的名称暗示该发现必须与医学或正常生理学有关,但这使得为在生物学方面的开创性发现而颁发奖项变得困难,而这些发现与医学或生理学没有直接关系。当一个多世纪前设立诺贝尔奖时,生物学作为一门独立的科学仍处于起步阶段。过去一个世纪为我们带来了生物学方面的重大发现,例如进化或光合作用领域的发现,这些发现没有直接的医学应用。正如诺贝尔物理学奖表彰物理学领域的伟大智力成就,而无需证明这些发现将导致新技术一样,生物学发现也应得到类似的认可,而无需等待即将到来的医学相关性。
尽管诺贝尔没有设立诺贝尔经济学奖,但瑞典国家银行通过向诺贝尔基金会捐款,以建立“纪念阿尔弗雷德·诺贝尔的瑞典国家银行经济学奖”来响应对设立此类诺贝尔奖的需求。它有这个曲折的名字,因为从技术上讲,它不是“诺贝尔奖”,也不是诺贝尔遗嘱的一部分,但它仍然像所有其他诺贝尔奖一样由诺贝尔基金会管理,这就是为什么在通俗的说法中,我们都将其称为诺贝尔经济学奖。我认为我们必须认识到,同样需要设立诺贝尔生物学奖,以表彰那些本身就杰出的生物学发现,而不必证明其医学相关性。设立“纪念阿尔弗雷德·诺贝尔的生物学奖”将是表彰生物学发现的一种方式,也有助于激发人们对这一领域的更大兴趣,该领域很可能成为 21 世纪最重要的科学领域之一。