有一種不幸叫罹患癌癥。
有一種光榮叫斬獲諾獎(jiǎng)。
一個(gè)世紀(jì)前的一只母雞,就長(zhǎng)了一顆諾獎(jiǎng)級(jí)的腫瘤。
這只悲慘的雞雖然沒(méi)有獲得諾獎(jiǎng),但由它引發(fā)的研究卻占領(lǐng)了三個(gè)諾獎(jiǎng)席位。
人類十大死因之一的癌癥是漫長(zhǎng)人類史中的一個(gè)噩夢(mèng)。
對(duì)于檢測(cè)、診斷、治療的研究從來(lái)沒(méi)有停歇。
隨著對(duì)它的了解加深,人們也終于發(fā)展出有效的應(yīng)對(duì)方法。
然而直到一個(gè)多世紀(jì)以前,人們才知道病毒感染也可以造成癌癥。
真相的啟發(fā),竟來(lái)源于一只長(zhǎng)腫瘤的雞。
長(zhǎng)腫瘤的雞
佩頓·勞斯也許不是第一個(gè)注意到動(dòng)物身上長(zhǎng)出怪異腫瘤的人。
但他的好奇心和實(shí)踐能力卻促使他最早對(duì)此嘗試找到科學(xué)解釋。
1908年,一位婦女帶著一只母雞找到了勞斯。
這只母雞從胸部伸出一個(gè)巨大的腫瘤。
看起來(lái)就像吞下自己的雞蛋卻不幸被卡住。
佩頓·勞斯
于是他興致勃勃地對(duì)這只患病母雞下手了。
經(jīng)過(guò)活檢發(fā)現(xiàn),這是一只長(zhǎng)有肉瘤的患癌母雞。
他把提取到的乳癌細(xì)胞進(jìn)行研磨、離心、過(guò)濾等操作。
然后重新注入健康的母雞體內(nèi)。
結(jié)果健康母雞大多數(shù)都誘發(fā)了癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。
實(shí)驗(yàn)離心操作
癌細(xì)胞復(fù)發(fā)不算奇怪。
離奇的是勞斯使用的過(guò)濾器材孔徑分明比細(xì)菌還小。
也就是說(shuō),致使母雞癌細(xì)胞生長(zhǎng)的物質(zhì)是一種比細(xì)菌更微小的物質(zhì)。
這極有可能是病毒。
癌細(xì)胞
基于這個(gè)實(shí)驗(yàn)與猜想,勞斯在1911年發(fā)表的論文中提出:病毒感染有可能導(dǎo)致癌細(xì)胞生長(zhǎng)。
這在當(dāng)時(shí)生物界是一個(gè)前所未有的全新思路。
在此之前,人們的刻板印象中從不認(rèn)為癌癥是可以由感染而引發(fā)的。
但是其中存在太多無(wú)法解釋的疑點(diǎn),因此當(dāng)時(shí)并沒(méi)有產(chǎn)生很大回響。
病毒攻擊肺片中的細(xì)胞
而且隨著一戰(zhàn)的到來(lái),勞斯的研究重心也逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)移。
他轉(zhuǎn)向研究需求更為迫切的血液學(xué),由此建立了美國(guó)第一批血庫(kù)。
戰(zhàn)爭(zhēng)推動(dòng)了一項(xiàng)科學(xué)的發(fā)展,同時(shí)卻也阻礙了另一項(xiàng)研究的繼續(xù)。
致癌病毒的假說(shuō)因此被擱置了幾十年。
直到20世紀(jì)60年代,這個(gè)懸而未決的問(wèn)題才重新被端上科學(xué)的舞臺(tái)。
科學(xué)家在研究鼠類癌癥時(shí)發(fā)現(xiàn),特定種類的鼠群中患上同種癌癥的比例明顯較高。
有人甚至在電子顯微鏡下觀察到RNA病毒從癌細(xì)胞中生長(zhǎng)出來(lái)。
這一系列現(xiàn)象足以說(shuō)明這種細(xì)胞是由于被RNA病毒感染而癌化。
而且病毒會(huì)在經(jīng)由垂直感染,在親代中遺傳致癌因子。
不斷增殖的癌細(xì)胞
于是,那個(gè)險(xiǎn)些被遺忘的勞斯才被人想起來(lái)。
而他當(dāng)年提出的猜想也因此得到驗(yàn)證。
誰(shuí)能想到,那些質(zhì)疑與嘲笑過(guò)勞斯的人在55年后紛紛被打臉。
1966年,勞斯被授予了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
當(dāng)年勞斯報(bào)道的病毒也成了赫赫有名的勞氏肉瘤病毒(RSV)。
顯微鏡下的RSV
雖然已經(jīng)證實(shí)了RNA病毒感染致癌的可能性。
但是其中的機(jī)理卻仍然如一團(tuán)迷霧籠罩著生物學(xué)界。
霍華德·特明教授這時(shí)提出了一個(gè)大膽的假說(shuō)。
他認(rèn)為,在細(xì)胞中存在一種遺傳機(jī)制——以RNA為模板合成DNA。
這也就是現(xiàn)在所說(shuō)的逆轉(zhuǎn)錄機(jī)制。
霍華德·特明
然而這個(gè)假說(shuō)提出肇始就飽受爭(zhēng)議。
因?yàn)樗莺輿_擊了分子遺傳學(xué)的中心法則*。
況且,如果存在這樣的轉(zhuǎn)化機(jī)制,必然有相關(guān)酶的作用。
但從來(lái)沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)有能發(fā)揮這種功能的酶。
*注:1958年弗朗西斯·克里克制定了分子生物學(xué)的中心法則。根據(jù)法則,遺傳信息的標(biāo)準(zhǔn)流程為DNA → RNA →蛋白質(zhì)。即DNA轉(zhuǎn)錄形成RNA,RNA翻譯形成蛋白質(zhì)。
中心法則流程
雖然一些頑固的老派對(duì)他的理論嗤之以鼻。
但鑒于勞斯的教訓(xùn),他的這一假說(shuō)沒(méi)有完全被忽視,依然引發(fā)了一起不小的風(fēng)波。
許多科學(xué)家紛紛投入這門剛興起的腫瘤病毒學(xué)研究。
比如麻省理工學(xué)院的戴維·巴爾的摩教授就對(duì)此非常感興趣。
但最終,特明還是親自用具體的實(shí)驗(yàn)讓質(zhì)疑者閉上了嘴。
戴維·巴爾的摩
1970年,他和學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單而巧妙的實(shí)驗(yàn)。
他們將RSV的病毒株在體外分離純化,并創(chuàng)造出有利于DNA合成的培養(yǎng)環(huán)境。
結(jié)果,果然產(chǎn)生了大量具有放射性的DNA產(chǎn)物。
這也就證明了特明提出的逆轉(zhuǎn)錄機(jī)制合理存在。
而且其中細(xì)胞中也確實(shí)具有逆轉(zhuǎn)錄酶參與作用。
與此同時(shí),巴爾的摩教授也用小鼠白血病病毒(MLV)驗(yàn)證了這個(gè)機(jī)制的有效性。
原以為逆轉(zhuǎn)錄的提出與中心法則的堅(jiān)守是一場(chǎng)你死我活、非黑即白的斗爭(zhēng)。
但事實(shí)證明,科學(xué)在真理的基礎(chǔ)上呈現(xiàn)出包容的態(tài)勢(shì)。
兩者都作為遺傳學(xué)的一部分相互補(bǔ)充和完善。
中心法則的提出者弗朗西斯后來(lái)也明確這與中心法則沒(méi)有沖突。
而逆轉(zhuǎn)錄則成為了原本的中心法則之外,遺傳信息的一種特殊傳遞。
提出中心法則的弗朗西斯·克里克
特明和巴爾的摩相對(duì)勞斯可算幸運(yùn)多了。
他們不必等待漫長(zhǎng)的55年。
5年之后,兩人就因發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶而共同站上了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)舞臺(tái)。
第二個(gè)諾獎(jiǎng)的頒發(fā)并沒(méi)有叫停RSV的研究。
反而像是激勵(lì)著科學(xué)家繼續(xù)揭示它背后的故事。
當(dāng)時(shí)已經(jīng)清楚RNA病毒是可以整合進(jìn)宿主細(xì)胞的遺傳信息中的。
但具體到致癌病毒在細(xì)胞內(nèi)是如何導(dǎo)致變種病毒株發(fā)揮癌化能力的問(wèn)題,始終沒(méi)有的得出結(jié)論。
哈羅德·瓦慕斯和邁克爾·畢曉普于是接下了這把研究接力棒。
他們從中找到了一種致癌基因,也因此發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄病毒癌基因的細(xì)胞來(lái)源。
1989年,RSV研究的第三個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)也就落到了他們兩人的頭上。
哈羅德·瓦慕斯(左)和邁克爾·畢曉普(右)
對(duì)于RSV的研究不僅是為了角逐諾獎(jiǎng)的榮譽(yù)。
它更重要的意義在于揭開(kāi)了病毒感染導(dǎo)致癌細(xì)胞生長(zhǎng)的認(rèn)知序幕。
從那以后,越來(lái)越多的致癌病毒逐漸被人類所判別和研究。
病毒外殼
其中同屬于RNA病毒的愛(ài)潑斯坦-巴爾病毒(EBV)也是首批發(fā)現(xiàn)的致癌病毒之一。
雖然發(fā)現(xiàn)得早,但在大部分病例中,它的感染致癌機(jī)制仍未探明。
EBV的這場(chǎng)醫(yī)學(xué)接力也正蓄勢(shì)待發(fā)。
EBV
如今全球約20%的人類癌癥是由傳染性病因產(chǎn)生。
發(fā)現(xiàn)不是目的,研究也只是過(guò)程。
在此基礎(chǔ)上進(jìn)行針對(duì)性的預(yù)防和治療,才是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的最終目的所在。
比如對(duì)于研究相對(duì)成熟的人類乳頭瘤病毒(HPV),就已開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的防治疫苗。
這是全球首個(gè)把癌癥作為適應(yīng)癥列入說(shuō)明書(shū)的疫苗。
HPV病毒
人類罹患的宮頸癌,最主要的原因是受HPV感染所造成。
然而,接種過(guò)疫苗并不代表絕對(duì)地對(duì)此病毒免疫。
由于目前推出市場(chǎng)的幾種疫苗都只含有高危病毒抗原。
因此只是對(duì)于高危型病毒降低了感染率。
定期的細(xì)胞篩查或HPV病毒檢查也是防治的重要舉措。
畢竟在兇狠的癌癥面前,人類的生命仍然顯得無(wú)比脆弱。
最早從母雞肉瘤開(kāi)展探究的勞斯也許難以想象,后人對(duì)其成果的補(bǔ)充與延伸總共斬獲了三個(gè)諾獎(jiǎng),甚至在未來(lái)可能更多。
在此基礎(chǔ)上,一系列關(guān)于腫瘤病毒學(xué)的研究也陸續(xù)開(kāi)展。
而其中每一個(gè)問(wèn)題的解決都不僅是終點(diǎn),也可能是下一個(gè)問(wèn)題的起點(diǎn)。
而對(duì)于科學(xué)的研究其實(shí)不就是抽絲剝繭的探知過(guò)程嗎?
其中核心的一條線貫穿古今,也貫穿學(xué)科,逐步牽引著人類接近真知。
而榮譽(yù)和物質(zhì)的獎(jiǎng)勵(lì),則是線上的裝飾,是每個(gè)階段的鼓舞與下一階段的誘惑。
*參考資料
WeissR A, Vogt P K. 100 years of Rous sarcoma virus[J]. Journal of ExperimentalMedicine, 2011, 208(12):2351-2355.
陳弘之. 病毒感染有可能導(dǎo)致癌細(xì)胞生長(zhǎng)?致癌基因是如何被發(fā)現(xiàn)的[J]?泛科學(xué), 2017.
Cell Biology, Gerald Karp 7th editionP.694-697 The Discovery of Oncogenes.
Baden-WürttembergGmbH. Four Nobel Prizes fora chicken virus[J]. Healthcare Industry BM, 2009.
作者系網(wǎng)易新聞·網(wǎng)易號(hào)“各有態(tài)度”簽約作者
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