諾獎技術離你有多近 細數近七年生醫獎成果與進展

撰文記者 蔡立勳
日期2017-10-20
2017諾貝爾生醫獎3位得主左至右分別是Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young。(圖/翻攝自諾貝爾基金會)

每年10月,各界翹首期待的諾貝爾獎陸續公佈。今年的生理與醫學獎,由3名發現控制晝夜節律分子機制的科學家獲得,本刊同時整理了過去七年生醫獎的得獎項目與發展情況。不少技術已經走入你、我醫藥與治療應用了。

撰文/蔡立勳


臺灣時間10月2日下午5點半,瑞典卡洛琳斯卡研究所(Karolinska Institute)的諾貝爾生理醫學獎委員會宣佈,來自美國的3位科學家因為發現控制晝夜節律的分子機制,成為今年生醫獎得主。

他們分別是美國布蘭迪斯大學榮譽退休教授傑弗瑞・霍爾(Jeffrey C. Hall)、美國布蘭迪斯大學生物學教授麥可.羅斯巴什(Michael Rosbash),以及美國洛克斐勒大學遺傳學教授麥可.揚(Michael W. Young)。

這3位科學家,在果蠅身上找到了一個能控制生物每日生活節律的基因「period gene」,其所生產的蛋白質PER,會在夜晚累積、在白天降解。

他們更在進一步的研究中,發現這套調控機制的其他蛋白質,進而揭開生理時鐘的分子機制為何。包括人類在內的其他多細胞生物,皆透過相同原理調控生理時鐘。(參見後文)

自1901年截至今年,諾貝爾生醫獎已頒發108次,僅39次由1人獨得,而歷屆的214名得主中,女性僅有12人。

目前,最年輕的得主,是發現胰島素的加拿大醫師班廷(Frederick G. Banting),1923年獲獎時,才32歲;最年長的得主,是發現腫瘤誘發病毒的美國生理學家勞斯(Peyton Rous),1966年獲獎時,已高齡87歲。

本刊也整理了2007年至2016年間,諾貝爾生醫獎的得獎人與研究成果:

2016:以酵母菌解開細胞自噬面紗

得獎者:大隅良典

去年,諾貝爾生醫獎頒給了日本東京工業大學前瞻研究中心特聘教授大隅良典(Yoshinori Ohsumi),表彰他在細胞自噬(Autophagy)機制的研究。而大隅也是日本第四位獲得諾貝爾生醫獎的科學家。

Autophagy一詞來自希臘文,由「食用(phagy)」、「自己(auto)」兩字組成。而這項概念,其實早在1960年代就已出現。不過,直到大隅1990年投入研究後,才真正解開這項機制的神秘面紗。

由於細胞自噬現象不易觀察,他利用酵母菌辨認自噬作用中的重要基因,透過酵母菌的自噬作用,解釋更為複雜的人體細胞自噬作用。

科學家也因此理解細胞的回收機制與自噬作用,在人體基本生理機制所扮演的要角。比如適應飢餓、對感染的反應。假如產生自噬作用的基因突變,將有可能導致疾病。

細胞自噬,不僅快速提供細胞能量來源,以及提供新合成所需的材料;也能清除入侵細胞的細菌和病毒,並參與細胞發育與分化。此外,細胞也藉此清除老化時受損的胞器與蛋白質。

如果細胞自噬受到干擾,可能會導致帕金森氏症、二型糖尿病,或是其他在老年階段好發的疾病;細胞自噬基因突變,也可能造成遺傳疾病;而不正常的細胞自噬機制也與癌症相關。

臺北榮民總醫院腫瘤醫學部藥物治療科主任楊慕華過去受訪時指出,就癌症治療而言,部分特別頑強的癌細胞可能透過細胞自噬而存活,產生抗藥性,讓治療產生瓶頸。

他並表示,一般用在瘧疾治療的奎寧(Quinine),就是細胞自噬的抑制劑,臨床上已將奎寧和常用的化療、標靶藥物結合,抑制癌細胞自噬能力,已看到初步成效。

目前,已有許多團隊正在研發以細胞自噬為標的的藥物,藉以對抗疾病。

2015:為寄生蟲疾病帶來新解方

得獎者:大村智、坎貝爾、屠呦呦

目前,全球仍有許多地區飽受寄生蟲疾病所苦,尤以象皮病(elephantiasis)、河盲症(Onchocerciasis)與瘧疾最為嚴重。

2015年,諾貝爾獎委員會決定,將生醫獎頒給為寄生蟲疾病帶來革命性療法的美國德魯大學榮譽研究員威廉.坎貝爾(William C. Campbell)、日本北里大學榮譽教授大村智(Satoshi Omura),與中國中醫科學院首席研究員暨終身研究員屠呦呦。屠呦呦也是首位獲頒此獎的中國科學家。

大村早年自土壤中篩選、分離出一種具有顯著特性的鏈黴菌(Streptomyces)新品系avermitilis;當時任職默沙東(MSD)的坎貝爾則證實,其具有對抗寄生蟲的活性,進一步分析其中的有效物質之後,將其命名為「阿維菌素(Avermectin)」。

後來,坎貝爾與默沙東團隊透過化學修飾,將阿維菌素的其中一個雙鍵氫化,產生了「伊維菌素(Ivermectin)」,並經試驗證實,能更有效對抗引起象皮病的血絲蟲(filariae),以及引起河盲症的蟠尾絲蟲(Onchocerca volvulus)。

由於大村主動放棄伊維菌素的專利權,讓世界衛生組織(WHO)得自1988年起,在中南美洲、非洲免費提供伊維菌素給當地人使用,治療象皮病與河盲症。

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