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诺贝尔奖得主背后的故事:挣扎在困境的年轻人如何攀登到人生巅峰?

已有 1571 次阅读 2019-10-8 07:57 |系统分类:科普集锦| 诺贝尔奖, 攀登者, 癌症, 氧气, 科学家

写在前面:2019年10月7日,诺贝尔生理学或医学奖揭晓,美英三位科学家William Kaelin、Peter Ratcliffe和Gregg Semenza获奖。你知道他们背后的故事吗?虽然我猜错了今年的获奖者,但是我在博士阶段的工作涉及到一点他们的研究。让我们一起探索他们的故事吧。


1. 挣扎在困境时我们该如何面对?


最近,“我太难了”变成了流行口头禅。面对工作、生活、情感上压力山大时,有时候不得不感叹:“我太难了,老天,最近我压力很大。”


情绪宣泄以后,还得面对压力,我们该如何面对呢?


有人选择抱怨,有人选择焦虑,有人选择乐观面对……不同选择,造就了不同人生。


在面对科学难题时,科学家有时候也会觉得“我太难了”,难得发际线都不禁地往后移了!


今天,海豚和朋友们一起探索是三位科学家如何从菜鸟一路打怪升级,成为今年的诺贝尔奖得主。




2. 缺氧诱导因子步入舞台


格雷.西门扎(Gregg Semenza)扎于1956年出生于美国纽约的一个小镇,当时那个地方比较混乱。但喜欢看书的他在认识到世界很大后,就想走出小镇去探索这个世界。


当他还是一个本科生时,好友的家庭生了一个唐氏综合症的孩子。看到他们的痛苦,这使他对遗传病产生了兴趣。于是他努力考上了宾夕法尼亚大学的医学博士。


博士之路比想象中要艰难。雄心勃勃的西门扎,第一个课题以失败告终,一年多白干了。不得不转到另一个实验室,开展地中海贫血的研究。但他的实验材料被污染了,一年多又白干了。他不得不第三次重头再来,功夫不负有心人事情进展比较顺利了。


博士毕业后,他来到了霍普金斯大学深造。那个时代转基因小鼠刚刚兴起,刚涉足科研的青年人西门扎不懂转基因技术。他克服了很多困难,建立了促红细胞生成素转基因小鼠。他证明该基因可以在动物体内促进红细胞的生产。那这背后的调控机制是什么呢?


他和他的第一个博士后王光,经历不计其数的实验,始终拿不到理想的结果。他们不放弃,经历各种条件优化后,终于发现在低氧条件下,一个新的蛋白出现了。西门扎将之命名为低氧诱导因子。


为了克隆出这个蛋白,他们筛选了成千上万的噬菌体,但一无所获。经历了20多年的研究,他不但证明了低氧诱导因子调控促红细胞生成素以及两千多个重要基因的表达,而且揭示了低氧诱导因子在肿瘤发生、血管增殖、无氧代中的作用机制。


目前,西门扎专注于研究低氧诱导因子在癌症、局部缺血和慢性肺部疾病中的作用。虽然这一路走来遇到很多困难,但63岁的他不忘初心,坚持奋斗。




3. 发现低氧诱导因子的开关



皮特·拉特克利夫(Peter Ratcliffe)于1954年出生于英国的兰开夏郡,那是一个寒冷的地方。年轻的彼得一心想在工业化学领域,谋取一席之地。


1970年的一天早上,皇家男子文法学校的校长找到了他,“皮特,我认为你应该学习医学”。来不及进一步思考的皮特,踏上了医学之路。


临床上低血压病人常常发生肾损伤,作为肾内科医生,皮特想理解低血压和休克为何造成肾损伤?人们认为这可能与肾脏独特的循环有关,但他经过很多的研究并没有确定这种关系。


虽然早期的课题失败了,但他留意到肾脏促红细胞生成素合成增加的现象。进一步的研究,他坚信肾脏在氧气感受方面具有独特性,这是肾脏对缺氧更敏感的原因。塞翁失马,焉知非福。


当时科学家认为氧感受是特殊组织细胞的特殊能力,肾脏怎么可能?35岁才开始做研究的皮特不迷信权威,通过实验发现肾细胞也具有氧气的感受能力。起初,科学家并不认可这个结果。但人的天职在勇于探索真理。


经过多年的反复试验,皮特证明了氧感受器在多种系统和多种细胞都是存在的。2002年,就在西门扎发现低氧诱导因子后的第10年,皮特发现脯氨酸羟化酶是调控低氧诱导因子的开关。


实际上,生物研究是非常难的。皮特的坚持,让他彻底找到氧气的感受器。由于低氧是导致癌症、心脏病、中风和血管疾病的一类重要因素,所以他的研究意义深远。


目前,65岁的皮特在牛津大学继续他的研究。因为热爱,所以坚持。




4. 抑癌基因的意料之外

威廉·凯林(William. Kaelin)于1957年出生于美国纽约牙买加区。他的青少年时期,美国处于“太空竞赛”时代。他对科学产生了兴趣,常常把显微镜和化学装置当作是玩具。


高中时,凯林参加了NSF(美国国家科学基金会)举办的暑假项目。由于糟糕的学习习惯,凯琳成为了垫底学生。这件事情改变了他,世界上还有这么多人比自己优秀,我必须要更加努力。


在大学期间,凯林艰苦地做了一个1.5年的化学研究项目。最后老师只给他一个C+,并告诉他将来不适合从事科研


这种痛苦经历使凯林选择努力成为一名临床医生,而不是科学家。于是他开始接受临床培训,并成为了一位癌症临床医生。


在临床实习阶段,凯林接触到一种叫做VHL的遗传疾病。VHL是一个抑癌基因,VHL突变的患者会在肾脏,肾上腺和胰腺等位置生成肿瘤。他想研究这个问题,但大学老师说他不合适做研究。


生活中总有人总是告诉我们,你不行。如果你有梦想的话,就要去捍卫它。


大卫•利文斯顿(David Livingston的指导和鼓励下,凯林重新走上了科研之路。他观察到,VHL患者的肿瘤都生长在血管丰富的位置,而且它们会分泌促红细胞生成素,刺激红细胞的产生。凯林猜测,VHL与肾脏肿瘤血管增生有关系。


但他的猜测失败了,他没有得到预期的结果。不过他没有放弃,仔细观察并发现VHL缺陷能导致低氧诱导因子表达上调。这个基因刚被西门扎和皮特发现。


在之后的研究,凯林揭示了VHL调控低氧诱导因子的机制,并和皮特同时报道了氧气的感受器。此外,他发现肾癌患者的VHL基因突变,导致过量的VEGF(血管内皮生长因子),这促进了血管和肿瘤的生成。基于这个原理,针对VEGF这一靶点已经开发出抗肿瘤药物。


世上无难事,只要肯攀登。目前,62岁的凯林在哈佛大学继续他的研究。




5. 人凭一口气


我们都知道氧气的重要性,但细胞如何感知和适应氧气含量变化,却一直是个奥秘。以上故事的主人公.西门扎、皮特和凯林,因为“发现了细胞如何感知以及对氧气供应的适应性”,于2019年10月7日获得了诺贝尔生理学或医学奖。


中国有句老话说,人凭一口气。是的,他们出身平凡,从菜鸟一路坚持到如今,由于氧气的研究,走上了人生巅峰。他们在不被认可和反复失败的情况下,凭着心中的一口气坚持奋斗至今。


中国数学家陈景润说,“攀登科学高峰,就像登山运动员攀登珠穆朗玛峰一样,要克服无数艰难险阻。懦夫和懒汉是不可能享受到胜利的喜悦和幸福的。”


这让我想起了最近的电影《攀登者》,里面有句话说:“我们自己的山,自己要登上去。”在我们心中,有没有需要攀登的高山?



人生最难攀登的是心中的山峰——坎坎坷坷、曲曲折折、跌宕起伏。为了不在困境中越陷越深,坚持攀登是摆脱困境的唯一办法。


无论我们身处何地,还是遭遇困境,请保持心中的热爱,请坚守心中的信念,无畏去攀登。


即使心中的山峰比珠峰更高,但它仍然值得我们去攀登。


主要参考资料

1.     J Clin Invest. 2016;126(11):4063–4064.
2.     Into Thin Air: How WeSense and Respond to Hypoxia

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