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DNA修复研究获诺贝尔化学奖,三名科学家分享诺

2019-09-05 14:30

一名瑞典科学家、一名美国科学家和一名拥有美国和土耳其双重国籍的科学家因在DNA修复方面的研究而分享2015年度诺贝尔化学奖。

一名瑞典科学家、一名美国科学家和一名拥有美国和土耳其双重国籍的科学家因在DNA修复方面的研究而分享2015年度诺贝尔化学奖。

专家解读2015年诺贝尔化学奖

中国药学家屠呦呦等人获诺贝尔生理学或医学奖

诺贝尔化学奖评审委员会7日在瑞典皇家科学院会议厅宣布这一消息时认定,3名获奖者的研究在分子水平上描绘了细胞如何修复DNA并维护遗传信息,为创新癌症治疗手段提供了广阔前景。

三名科学家分享诺奖

北京时间10月7日下午,瑞典皇家科学院将今年的“诺贝尔化学奖”颁发给了三位科学家,以表彰他们对于DNA修复的机理研究。获奖者分别是来自瑞典的托马斯•林达尔(Tomas Lindahl)与美国的保罗•莫德里(Paul Modrich)和土耳其的阿齐兹•桑贾尔(Aziz Sancar)。

瑞典卡罗琳医学院10月5日在斯德哥尔摩宣布,将2015年诺贝尔生理学或医学奖授予中国女药学家屠呦呦,以及另外两名科学家威廉·坎贝尔和大村智,表彰他们在寄生虫疾病治疗研究方面取得的成就。

3名获奖者分别是77岁的英国弗朗西斯·克里克研究所名誉教授、瑞典人托马斯·林达尔、生于1946年的美国杜克大学医学院教授保罗·莫德里克以及69岁的美国北卡罗来纳大学医学院教授阿齐兹·桑贾尔。其中,桑贾尔出生在土耳其萨武尔,同时拥有美国和土耳其国籍。

诺贝尔化学奖评审委员会7日在瑞典皇家科学院会议厅宣布这一消息时认定,3名获奖者的研究在分子水平上描绘了细胞如何修复DNA并维护遗传信息,为创新癌症治疗手段提供了广阔前景。

其中,托马斯•林达尔是中国科学院海外特聘研究员。

这是中国科学家因为在中国本土进行的科学研究而首次获诺贝尔科学奖,是中国医学界迄今为止获得的最高奖项,也是中医药成果获得的最高奖项。今年诺贝尔生理学或医学奖奖金共800万瑞典克朗,屠呦呦将获得奖金的一半,另外两名科学家将共享奖金的另一半。

诺贝尔化学奖评审委员会在声明中说,3名获奖者的研究在人类了解活细胞功能、从分子层面解释遗传性疾病成因以及癌症发生发展和人体衰老的机制方面作出了“决定性贡献”。

3名获奖者分别是77岁的英国弗朗西斯・克里克研究所名誉教授、瑞典人托马斯・林达尔、生于1946年的美国杜克大学医学院教授保罗・莫德里克以及69岁的美国北卡罗来纳大学医学院教授阿齐兹・桑贾尔。其中,桑贾尔出生在土耳其萨武尔,同时拥有美国和土耳其国籍。

诺奖委员会称,三位科学家从分子水平上揭示了细胞如何修复损伤的DNA以及如何保护遗传信息,为我们了解活体细胞是如何工作提供了最基本的认识,有助于新癌症疗法的开发。

按惯例,揭晓今年诺贝尔生理学或医学奖的发布会在卡罗琳医学院“诺贝尔大厅”举行。当地时间11时30分(北京时间17时30分),诺贝尔生理学或医学奖评选委员会秘书乌尔班·伦达尔宣布了获奖者名单和获奖原因。

DNA是一种分子,可组成遗传指令、引导生物发育和生命机能运作,带有遗传信息的DNA片段被称为基因。DNA每天会因受到紫外线、自由基和致癌物质的侵袭而受损。然而,科学界曾一直认为DNA是一种稳定的分子,直到上世纪70年代,林达尔的研究才打破这一设想。

诺贝尔化学奖评审委员会在声明中说,3名获奖者的研究在人类了解活细胞功能、从分子层面解释遗传性疾病成因以及癌症发生发展和人体衰老的机制方面作出了“决定性贡献”。

对探索生命本质意义重大

诺贝尔生理学或医学奖评选委员会主席齐拉特对新华社记者说:“中国女科学家屠呦呦从中药中分离出青蒿素应用于疟疾治疗,这表明中国传统的中草药也能给科学家们带来新的启发。”她表示,经过现代技术的提纯和与现代医学相结合,中草药在疾病治疗方面所取得的成就“很了不起”。

由于认定DNA的衰变速度与人类生命的衰亡进程并不一致,林达尔通过研究发现了能够不断抵消DNA崩溃的碱基切除修复这一分子机理。桑贾尔则绘制出了核苷酸切除修复机制,展现出细胞如何修复紫外线对DNA造成的损伤。莫德里克更是在研究中发现了在细胞分裂过程中DNA复制时的细胞“纠错”机理。

丰富医学治疗手段

DNA双螺旋结构被发现后,人们一度认为DNA是固定不变的结构。上世纪七、八十年代,从斯德哥尔摩卡罗琳斯卡医学院获得医学博士学位的托马斯•林达尔发现,DNA并不像人们想象中的那样稳定,而是会在紫外线、自由基及其他外部条件影响下发生损伤。但是,DNA的特殊性在于,它是细胞中唯一可以在受损后被修复的分子。正是由于一系列的分子机制持续监视DNA,并及时“修修补补”,我们体内的遗传物质才免于崩溃瓦解,生命体相的对稳定状态才得以维持。

上世纪六、七十年代,在极为艰苦的科研条件下,屠呦呦团队与中国其他机构合作,经过艰苦卓绝的努力并从《肘后备急方》等中医药古典文献中获取灵感,先驱性地发现了青蒿素,开创了疟疾治疗新方法,全球数亿人因这种“中国神药”而受益。

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DNA是一种分子,可组成遗传指令、引导生物发育和生命机能运作,带有遗传信息的DNA片段被称为基因。DNA每天会因受到紫外线、自由基和致癌物质的侵袭而受损。然而,科学界曾一直认为DNA是一种稳定的分子,直到上世纪70年代,林达尔的研究才打破这一设想。

中科院北京基因组所研究员杨运桂告诉《中国科学报》记者,“修复”机制确保了维持生命存在的遗传物质DNA的稳定性,这一机制是维持生命体健康的根本。“可以说,托马斯首先发现了DNA损伤的现象以及修复的机制,都是生命最本质的科学问题。”杨运桂指出。

目前,以青蒿素为基础的复方药物已经成为疟疾的标准治疗药物,世界卫生组织将青蒿素和相关药剂列入其基本药品目录。

诺贝尔化学奖知多少

由于认定DNA的衰变速度与人类生命的衰亡进程并不一致,林达尔通过研究发现了能够不断抵消DNA崩溃的碱基切除修复这一分子机理。桑贾尔则绘制出了核苷酸切除修复机制,展现出细胞如何修复紫外线对DNA造成的损伤。莫德里克更是在研究中发现了在细胞分裂过程中DNA复制时的细胞“纠错”机理。

研究陆续发现,生命体的衰老、癌症和许多重大疾病都和基因组不稳定有关。在北京师范大学生命科学学院教授牛登科看来,深入研究DNA的损伤和修复机理对了解相关疾病的起源、降低某些遗传病的发病率、降低DNA的损伤率和突变率至关重要。“未来,甚至有望为遗传病人进行定向的基因治疗。”牛登科告诉《中国科学报》记者。

诺贝尔奖评选委员会说,由寄生虫引发的疾病困扰了人类几千年,构成重大的全球性健康问题。屠呦呦发现的青蒿素应用在治疗中,使疟疾患者的死亡率显著降低;坎贝尔和大村智发明了阿维菌素,从根本上降低了河盲症和淋巴丝虫病的发病率。今年的获奖者们均研究出了治疗“一些最具伤害性的寄生虫病的革命性疗法”,这两项获奖成果为每年数百万感染相关疾病的人们提供了“强有力的治疗新方式”,在改善人类健康和减少患者病痛方面的成果无法估量。

106次

百家棋牌官网,评审委员会表示,除去每天受到的外部“攻击”,DNA本身也具有内部不稳定性。人类的遗传物质之所以没有解体,正是得益于一个能够监控并修复DNA的分子系统。

北京大学生命科学学院教授孔道春也表示,在应用方面,DNA修复还将有助于基因检查,可能突破对癌症的早期诊断和预防的难题。

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自1901年奖项设立以来,诺贝尔化学奖总共被颁发了106次。期间只有1916、1917、1919、1924、1933、1940、1941和1942八年没有颁发。

“他们不仅深化了我们对人体如何运作的了解,”声明说,“还会为丰富拯救生命的治疗手段开辟。”

三种路径奠定基础

屠呦呦

168人

对获奖感到惊喜

“从重要性来讲,与DNA修复的研究早就该获奖了。”孔道春,诺奖桂冠姗姗来迟的原因,可能是因为在这个领域做出过重要贡献的科研人员实在太多。

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到目前为止,诺贝尔化学奖共有169位获奖者。其中英国生物化学家弗雷德里克·桑格在1958年和1980年两次获得诺贝尔奖,因此历史上获得诺贝尔奖的总共只有168人。在被颁出的106次诺贝尔化学奖中,有63次被颁给了个人,23次同时颁给两人,20次同时颁给三人。

林达尔在现场电话连线时说,自己能获奖相当惊喜。他表示,DNA大量受损会诱发癌症和其他严重疾病,“因此我们希望尽可能地对抗这种损伤,而第一步要做的,就是摸透这些损伤形成的机理。”

孔道春向《中国科学报》记者解释,上述三位获奖者分别发现了三种不同DNA损伤的修复路径:碱基脱落、碱基错配以及嘧啶二聚体,并且最早发现了参与各损伤修复的酶。这三种路径的发现,奠定了当今DNA修复领域研究的基础。

威廉·坎贝尔

4名女性

另一名获奖者桑贾尔同样激动不已,甚至有些语无伦次。他说,通知电话打来时自己正在睡觉。“电话是我妻子接的,她叫醒了我。我根本没想到,太吃惊了。我尽量让话语连贯……这是一次愉快的经历。”

“他们三人不仅做出了开创性的研究,在后续的机理研究中也长期走在世界前沿。”孔道春评价。

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历史上共有4名女性获得过诺贝尔化学奖。在这4人中,有2人单独得奖。居里夫人和她的长女分别于1911年和1935年获奖。最近一次获得诺贝尔奖的女性是以色列科学家阿达·约纳特。 据中新社

例如,除了DNA损伤和修复现象外,托马斯还发现了多种DNA碱基切除修复和核苷酸切除修复重要基因,及这些修复基因的缺陷与人类疾病包括“着色性干皮病”、系统性红斑狼疮等关联。这些成果打开了DNA修复研究领域的大门。

大村智

应用前景 丰富治癌手段

在牛登科看来,与发现DNA双螺旋分子的沃森和克里克不同,这几位科学家也许并没有一篇划时代的论文,他们获奖,凭借的是数十年如一日,在特定领域里做着领先于世界的研究。“每一篇论文都保持着较高的质量。”

日本加拿大科学家分享2015年诺贝尔物理学奖

评审委员会表示,除去每天受到的外部“攻击”,DNA本身也具有内部不稳定性。人类的遗传物质之所以没有解体,正是得益于一个能够监控并修复DNA的分子系统。

DNA修复在中国

瑞典皇家科学院10月6日宣布,将2015年诺贝尔物理学奖授予日本科学家梶田隆章和加拿大科学家阿瑟·麦克唐纳,以表彰他们在发现中微子振荡方面所作的贡献。

“他们不仅深化了我们对人体如何运作的了解,”声明说,“还会为丰富拯救生命的治疗手段开辟。”

2005年,杨运桂来到英国癌症研究署从事博士后工作,他的导师便是皇家科学院院士托马斯•林达尔博士,成为托马斯的关门弟子。杨运桂向《中国科学报》记者表示,托马斯不仅是一位名符其实的好学术导师,还是一位杰出的科学管理者。他领导卡莱尔学院(Clare Hall)研究所一共招收了不到20位独立研究员,就产生了10多名英国皇家科学院院士、两位诺奖获得者,包括2001年获得诺贝尔生理与医学奖的蒂姆•亨特。

瑞典皇家科学院常任秘书戈兰·汉松当地时间11时45分(北京时间17时45分)在皇家科学院会议厅公布获奖者名单及其主要成就。

林达尔在现场电话连线时说,自己能获奖相当惊喜。他表示,DNA大量受损会诱发癌症和其他严重疾病,“因此我们希望尽可能地对抗这种损伤,而第一步要做的,就是摸透这些损伤形成的机理。”

在杨运桂看来,托马斯不仅在科学上非常严谨,还很关心学生生活的方方面面。“他知道我带着全家在英国工作,特地为我涨工资。”2008年,杨运桂结束了在托马斯实验室的博士后生涯。托马斯告诉他,“我支持你回中国发展,为中国的生命科学基础研究贡献你的力量。”

据该奖评审委员会介绍,梶田隆章在15年前介绍了某种中微子从宇宙到达位于日本本州岛中部的神冈中微子探测器途中,其特征会出现两种转变。而麦克唐纳同时证明了不同种类的太阳中微子在抵达地球途中会相互转变种类。中微子在很长一段时间都被认为没有质量,这两位科学家的发现证明了中微子振荡现象,揭示出中微子无论多小都具有质量,这是粒子物理学的历史性发现。

另一名获奖者桑贾尔同样激动不已,甚至有些语无伦次。他说,通知电话打来时自己正在睡觉。“电话是我妻子接的,她叫醒了我。我根本没想到,太吃惊了。我尽量让话语连贯……这是一次愉快的经历。”

不久后,杨运桂入选中科院“百人计划”,来到北京基因组研究所建立了自己的实验室。“从当初建立实验室到如今的一些科学研究方向和细节,托马斯一直站在我身后,支持着我。”杨运桂对导师的支持表示由衷的感谢。

瑞典皇家科学院在新闻公报中说:“这两名获奖者的研究对证明中微子改变特征作出了关键性贡献,引发这种物理变化需要中微子具有质量,他们的发现改变了人类对物质内部运作的理解,并能提升对宇宙的认知。”

孔道春与保罗•莫德里师出同门,虽然他入学时莫德里早已离开,但他对这位前辈的治学严谨也深有耳闻。孔道春说:“他们都具备对科学的洞察力和预见性,更善于把握科研的发展方向,总是知道什么问题最重要、最值得研究。”

麦克唐纳在现场电话连线中表示,在清晨4时获知得奖很激动,自己尚未考虑如何使用奖金,但他强调这个成就是整个研究团队长期努力的结果。

目前为止,托马斯三次来到中国进行学术交流和指导。最近一次在2014年,他来到中国参加第四届DNA损伤应答与人类疾病国际研讨会时,曾向与会者表高度评价了中国学者在该领域中取得的进步。

上述两名获奖者将平分800万瑞典克朗的诺贝尔物理学奖奖金。

“国内的学者正在这个生命科学的前沿领域中开展越来越多的原创性研究。”杨运桂说,他回国时,国内只有不超过20个研究组开展与DNA修复领域直接相关的研究,如今不少于80余个研究组参与了这个重要前沿基础领域的研究。

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梶田隆章

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阿瑟·麦克唐纳

三名科学家分享2015年诺贝尔化学奖

瑞典皇家科学院10月7日宣布,将2015年诺贝尔化学奖授予瑞典科学家托马斯·林达尔、美国科学家保罗·莫德里克和拥有美国、土耳其国籍的科学家阿齐兹·桑贾尔,以表彰他们在基因修复机理研究方面所作的贡献。

瑞典皇家科学院常任秘书戈兰·汉松于当地时间11时45分在皇家科学院会议厅公布获奖者名单及其获奖成就。

该奖评选委员会当天发表的声明说,获奖者的研究成果在分子水平上描绘细胞如何修复基因并维护遗传信息,为科学界提供了关于活细胞功能的基本知识,其中的一些发现可被运用到抗癌新疗法研发方面。

上世纪70年代,科学界曾认为基因是非常稳定的分子,但林达尔推断若基因果真如此稳定,则基因的自然衰变速度就不足以支撑地球生命的发展。从这一观点出发,林达尔最终发现了能不断抵消基因衰变的“碱基切除修复”这一分子机理。

桑贾尔则通过研究绘制出核苷酸切除修复机制,并揭示细胞如何运用这一机制来修复紫外线对基因造成的损害。莫德里克的贡献是发现在细胞分裂的过程中,细胞如何纠正基因复制时的偶发错误。

评委会指出,人类基因每天因紫外线辐射、受自由基和致癌物影响而受损,即使没有这些外部“攻击”,基因分子内部也不稳定,一个基因组每天都能发生数以千计的自然变化。此外,人体每天都在进行数百万次细胞分裂,当基因被复制时可能出现缺陷。尽管如此,人类的遗传物质却没有解体,这是因为一个能监控并修复基因的分子系统在发挥作用。

林达尔在现场电话连线时说,得知获得诺贝尔奖很惊喜,自己最初投身于这一研究是因为知道细胞中的基因破损不可避免,必须对其进行修复,因此基因修复领域的研究很重要。他表示,这一领域的研究成果有望为广大癌症患者带来福音,为抗癌治疗带来更多希望。

今年诺贝尔化学奖奖金共800万瑞典克朗,将由这三位获奖者分享。

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托马斯·林达尔

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保罗·莫德里克

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阿齐兹·桑贾尔

链接:

诺贝尔奖官方网站:

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