拿下諾獎的“細(xì)胞自噬”到底有啥用(諾貝爾獎有什么意義？)

2016年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予日本科學(xué)家大隅良典，因為他發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞自噬的機(jī)制。細(xì)胞自噬是什么？在進(jìn)一步揭示生命奧秘方面究竟有何作用？

細(xì)胞懂得“自我救贖”

細(xì)胞自噬機(jī)制，對于生物、醫(yī)學(xué)圈之外的人們來說，可能是一個相對陌生的名詞。

自噬，字面意思就是“將自己吃掉”。不過，細(xì)胞自噬可不是簡單的細(xì)胞自殺或細(xì)胞凋亡。細(xì)胞自殺是一種不可逆的死亡機(jī)制，而細(xì)胞自噬是一種生存機(jī)制，兩者不可相提并論。前者是細(xì)胞自身遭遇巨大傷害后的自我放棄，保護(hù)其他細(xì)胞免于傷害。后者是細(xì)胞在逆境中通過消化一些自身多余東西進(jìn)而自救的一種措施，旨在維持基本生命活動，更形象地說，這是一種細(xì)胞的“自我救贖”。

細(xì)胞自噬已經(jīng)被研究了50多年，最早研究細(xì)胞自噬并提出這一概念的是比利時的科學(xué)家杜夫。他在20世紀(jì)50年代通過電子顯微鏡觀察細(xì)胞的內(nèi)部情況時，發(fā)現(xiàn)溶酶體是細(xì)胞內(nèi)的一種細(xì)胞器，其功能是處理細(xì)胞攝入的營養(yǎng)物質(zhì)并分解較大的顆粒。與此同時，他也發(fā)現(xiàn)了自噬現(xiàn)象，并且在1963年溶酶體國際會議上首先提出了“自噬”的概念。因此，他和他的同事、電子顯微鏡專家克洛德、帕拉迪分享了1974年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

細(xì)胞自噬通常發(fā)生在細(xì)胞或者機(jī)體缺乏能量、受到環(huán)境脅迫之時，如在缺乏氨基酸、缺氧的情況下，細(xì)胞里會產(chǎn)生雙層膜結(jié)構(gòu)，包裹自己的一部分細(xì)胞質(zhì)運(yùn)送到溶酶體進(jìn)行降解。自噬的出現(xiàn)是因為細(xì)胞在新陳代謝過程中，會不斷產(chǎn)生受損傷的細(xì)胞器，如受損的線粒體、蛋白質(zhì)聚合體等，這就需要細(xì)胞清理它們。通過自噬作用，組織和細(xì)胞對自身不斷地清理，以保持細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)平衡，這個作用有點(diǎn)像人用吸塵器清潔衛(wèi)生。細(xì)胞自噬，是把細(xì)胞內(nèi)“壞掉”的一些成分進(jìn)行“清道夫”式的清除，是細(xì)胞內(nèi)一些成分和結(jié)構(gòu)更新的正常途徑。

細(xì)胞自噬與細(xì)胞自殺或細(xì)胞凋亡有相似處，也相輔相成，二者共用相同的刺激因素和調(diào)節(jié)蛋白，但是誘發(fā)閾值和門檻不同，它們之間是如何轉(zhuǎn)換和協(xié)調(diào)的目前還不清楚。細(xì)胞凋亡和細(xì)胞自噬是細(xì)胞生物學(xué)最熱門的研究領(lǐng)域。細(xì)胞凋亡機(jī)理的研究結(jié)果已經(jīng)獲得2002年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。自噬機(jī)制就好比是細(xì)胞自身凈化和實現(xiàn)自動環(huán)保的一條運(yùn)輸線，它將細(xì)胞內(nèi)代謝廢物以及一些過期無用或有損傷的細(xì)胞零件，裝到其獨(dú)特的運(yùn)輸工具——自噬小體中，然后沿著特定路線送到“垃圾加工廠”——溶酶體中進(jìn)行回收和廢物再利用。自噬機(jī)制還能在細(xì)胞能量匱乏時開啟緊急運(yùn)輸通道，以供應(yīng)能量。因此，自噬機(jī)制是細(xì)胞內(nèi)龐大運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)體系中非常重要的一部分。

為疾病防治打開新思路

在21世紀(jì)，自噬已經(jīng)從一個生物學(xué)名詞搖身變?yōu)榉浅Ｖ匾纳飳W(xué)領(lǐng)域。大量研究證明，細(xì)胞自噬與許多疾病、衰老和生命現(xiàn)象相關(guān)，不少先前不得其解的疑難雜病，都因為自噬研究的進(jìn)展獲得了嶄新的認(rèn)識與防治思路。

自噬與癌癥

自噬在治療癌癥方面有很大前景。美國芝加哥大學(xué)的研究人員最近發(fā)現(xiàn)，抑制細(xì)胞的自噬過程能夠有效阻斷腫瘤細(xì)胞遷移和動物腫瘤模型中的乳腺癌轉(zhuǎn)移。自噬是高度轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞運(yùn)動和侵襲所必須的一個生物學(xué)過程，抑制自噬或許是臨床上阻斷腫瘤轉(zhuǎn)移擴(kuò)散的一個有效方法。

結(jié)合自噬作用也可以讓藥物（化療）治癌產(chǎn)生更好的效果。美國科羅拉多大學(xué)癌癥中心的研究顯示，腫瘤受到抗癌藥物攻擊時，一些較敏感的細(xì)胞死亡，但另一些有抵抗力的細(xì)胞存活下來。原因在于這些敏感細(xì)胞和抵抗細(xì)胞在自噬凈化過程中表現(xiàn)的能力不同。這提示，在治療癌癥時可根據(jù)不同癌細(xì)胞自噬的機(jī)理和過程配以不同藥物，以取得更好療效。

自噬與肥胖

人體內(nèi)存在棕色和白色兩種脂肪，白色脂肪堆積在皮下負(fù)責(zé)儲存多余熱量，棕色脂肪負(fù)責(zé)分解引發(fā)肥胖的白色脂肪，將后者轉(zhuǎn)化成二氧化碳，可阻止肥胖。

美國加州大學(xué)舊金山分校的研究人員最近發(fā)表論文指出，自噬介導(dǎo)的線粒體清除是導(dǎo)致棕色脂肪細(xì)胞向白色脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)變的一個關(guān)鍵調(diào)控過程，抑制該過程可以維持棕色脂肪細(xì)胞的形態(tài)和功能，讓白色脂肪細(xì)胞棕色化，找到治療肥胖或減肥的新方法。

自噬與神經(jīng)系統(tǒng)疾病

人體中的神經(jīng)細(xì)胞能不能長壽，自噬細(xì)胞起到了關(guān)鍵作用。帕金森、阿爾茲海默癥、脊髓硬化導(dǎo)致的肌萎縮等病，都跟神經(jīng)細(xì)胞的不正常死亡有關(guān)。

帕金森病人的腦細(xì)胞里有一種有害的突觸蛋白，積聚到一定程度時自噬機(jī)制會停擺。所以在疾病一開始，我們就可以觸發(fā)自噬機(jī)制去吃掉這種蛋白，防患于未然。阿爾茲海默癥剛好相反，它需要抑制自噬機(jī)制。阿爾茲海默癥患者腦細(xì)胞的自噬過于活躍，想要吃掉β-淀粉樣蛋白，逐步損傷腦細(xì)胞。抑制了自噬機(jī)制后，可減緩阿爾茲海默癥的發(fā)展。

自噬與肺結(jié)核

病毒和細(xì)菌的感染是造成人類疾病與死亡的主要原因，如果這些東西在細(xì)胞膜外面，可用免疫細(xì)胞來對付；如果入侵到細(xì)胞內(nèi)部，那自噬過程能不能保護(hù)細(xì)胞呢？

巨噬細(xì)胞是一種特別能吃的免疫細(xì)胞，會把細(xì)菌、病毒吃進(jìn)去，再通過自噬徹底消滅。但是，肺結(jié)核可以抵抗這種自噬，有研究人員嘗試用自噬機(jī)制治療肺結(jié)核。劍橋大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究者就發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的一些藥比如治療癲癇的立痛定，能夠極大地激活巨噬細(xì)胞的自噬過程。

自噬與延緩衰老

自噬作用可能還決定著人類的壽命。許多疾病的發(fā)病率都會隨年齡增長而升高，這可能是因為年齡增大后自噬作用的效率降低了。最新研究顯示，如果能阻止自噬作用的效率降低，實驗動物體內(nèi)就不會有受損蛋白或細(xì)胞器的累積。

自噬研究還處于基礎(chǔ)階段

2016年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評選委員會發(fā)布的新聞公報指出，大隅良典的研究成果有助于人類更好地了解細(xì)胞如何實現(xiàn)自身的循環(huán)利用。在適應(yīng)饑餓或應(yīng)對感染等許多生理進(jìn)程中，細(xì)胞自噬機(jī)制都有重要意義，大隅良典的發(fā)現(xiàn)為理解這些意義開辟了道路。

大隅良典最早是在1992年發(fā)表了發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞自噬現(xiàn)象的論文，此后，又在1997年克隆了第一個酵母自噬基因（atg），命名為atg1，以及在2000年參與克隆了目前廣泛使用的自噬標(biāo)志物lc3，研究人員目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并克隆了40多個atg基因。此后，美國研究人員也在細(xì)胞自噬研究中獲得重大發(fā)現(xiàn)，貝思·萊文研究小組克隆了第一個哺乳動物自噬基因，命名為beclin 1，后者實際上是一個抑癌基因，是通過調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬的過程來實現(xiàn)抑癌功能。美國密歇根大學(xué)的丹尼爾·克利昂斯基也在酵母模型的自噬研究中獲得重大成果，1996年在研究蛋白從細(xì)胞質(zhì)到溶酶體的定位過程中，發(fā)現(xiàn)這一過程和細(xì)胞自噬采用了同樣的基因，因而促發(fā)了在后來發(fā)現(xiàn)一系列細(xì)胞自噬的調(diào)節(jié)基因。

如果說大隅良典的研究與其他研究人員有什么區(qū)別，以致諾貝爾獎委員會對其研究青睞有加，就在于他設(shè)計了不同的研究模式，直觀地觀察到細(xì)胞自噬現(xiàn)象和克隆自噬基因，并能合理和圓滿地解釋這一現(xiàn)象。自噬是目前生命科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，大量研究正在如火如荼地進(jìn)行中，研發(fā)病灶自噬的藥物是科研人員的追求，也是患者苦苦守候的希望。

人們對于生命活動的基本認(rèn)識與疾病防治正在獲得長足進(jìn)展，細(xì)胞自噬的研究前景非常美好。然而，自噬是一個非常復(fù)雜的細(xì)胞生物學(xué)現(xiàn)象，還有許多有關(guān)自噬的問題，科學(xué)家們并沒有完全了解，自噬現(xiàn)在還處于基礎(chǔ)研究階段，沒有大量的神藥被制出或者批準(zhǔn)上市。正如現(xiàn)年71歲的大隅良典說：“我自己不能造出良藥，基礎(chǔ)科學(xué)不是為當(dāng)下的社會直接服務(wù)的?！?/p>

諾貝爾獎有什么意義？

諾貝爾獎的意義：獎勵那些在前一年度為人類做出好的貢獻(xiàn)的人。

諾貝爾遺囑：“請將我的財產(chǎn)變做基金，每年用這個基金的利息作為獎金，獎勵那些在前一年度為人類做出好的貢獻(xiàn)的人?！?/p>

發(fā)獎儀式：

諾貝爾獎的發(fā)獎儀式都是下午舉行，這是因為諾貝爾是1896年12月10日下午4：30去世的。為了紀(jì)念這位對人類進(jìn)步和文明作出過重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家，在1901年第一次頒獎時，人們便選擇在諾貝爾逝世的時刻舉行儀式。

科學(xué)獎和醫(yī)學(xué)獎已證明很少引起爭論；而文學(xué)獎與和平獎，則因其本身性質(zhì)特殊，最易導(dǎo)致意見分歧。和平獎則常常保留。

擴(kuò)展資料：

一、與生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎相關(guān)

2016年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎由日本科學(xué)家大隅良典獨(dú)自摘獲。他生于1945年，是東京工業(yè)大學(xué)教授、分子細(xì)胞生物學(xué)家，在細(xì)胞自噬作用的研究中取得了重要成果，為闡明細(xì)胞適應(yīng)環(huán)境的機(jī)制、細(xì)胞自噬作用原理及其生理意義作出了重要貢獻(xiàn)。

一共頒發(fā)了107次，其中1915年、1916年、1917年、1918年、1921年、1925年、1940年、1941年和1942年沒有頒獎。

二、與物理學(xué)獎相關(guān)

三位美國學(xué)者分享了2016年諾貝爾物理學(xué)獎。獎金的一半，頒給了華盛頓大學(xué)(西雅圖)的戴維·索利斯，另外一半由普林斯頓大學(xué)的鄧肯·霍爾丹以及布朗大學(xué)的邁克爾·科斯特利茨分享，以表彰他們在理論上發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的拓?fù)湎嘧兒屯負(fù)湎唷?/p>

一共頒發(fā)了110次，其中1916年、1931年、1934年、1940年、1941年和1942年沒有頒獎。

三、與化學(xué)獎相關(guān)

法國斯特拉斯堡大學(xué)教授讓-皮埃爾·索瓦日、美國西北大學(xué)教授弗雷澤·斯托達(dá)特和荷蘭格羅寧根大學(xué)化學(xué)系教授伯納德·費(fèi)林加，分享了2016年諾貝爾化學(xué)獎，以表彰他們“發(fā)明了行動可控、在給予能源后可執(zhí)行任務(wù)的分子機(jī)器”。

一共頒發(fā)了108次，其中1916年、1917年、1919年、1924年、1933年、1940年、1941年和1942年沒有頒獎。

-諾貝爾獎

人民網(wǎng)-從數(shù)字看諾貝爾科學(xué)獎

細(xì)胞自噬這一概念是不是2016年諾貝爾生理學(xué)獲醫(yī)學(xué)獎

細(xì)胞自噬這一概念是2016年諾貝爾生理學(xué)獲醫(yī)學(xué)獎，獲獎?wù)邽槿毡痉肿蛹?xì)胞生物學(xué)家大隅良典。

大隅良典是日本東京工業(yè)大學(xué)前沿研究中心榮譽(yù)教授，1996-2009年曾任日本國家基礎(chǔ)生物學(xué)研究

所教授，主要致力于細(xì)胞“自噬作用”的研究。他在有關(guān)細(xì)胞“自噬作用”的研究中取得了重要成

果，為闡明細(xì)胞適應(yīng)環(huán)境的機(jī)制、“自噬作用”原理及其生理意義作出重大貢獻(xiàn)。

自噬這一概念最早出現(xiàn)于上世紀(jì)1960年代，當(dāng)時研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)胞能夠消滅自身內(nèi)部物質(zhì)，方式是

將其包裹進(jìn)一個膜結(jié)構(gòu)中，從而形成小型囊體并被輸運(yùn)至被稱作“溶酶體”的回收機(jī)構(gòu)進(jìn)行分解。

對這一過程開展研究非常困難，這也就意味著我們對其知之甚少。

直到上世紀(jì)1990年代，日本科學(xué)家大隅良典利用面包酵母找到了與自噬作用有關(guān)的關(guān)鍵基因。隨后

他開始致力于闡明酵母菌體內(nèi)自噬作用的背后機(jī)制，并發(fā)現(xiàn)與之相似的復(fù)雜過程也同樣存在于我們

人類的細(xì)胞內(nèi)。他的研究開啟了理解自噬作用在許多生理過程中關(guān)鍵作用的嶄新道路，如生物體對

于饑餓的適應(yīng)或者機(jī)體對于感染的反應(yīng)。自噬基因的突變會導(dǎo)致疾病的發(fā)生，自噬作用機(jī)制在一些

類型的疾病，如癌癥和神經(jīng)疾病等病癥中也發(fā)揮了作用。

“細(xì)胞自噬”，到底是怎么個吃法？

問：細(xì)胞自噬是啥？

我們用一個簡單的故事說說細(xì)胞自噬到底是咋回事。

細(xì)胞可以被看作一個加工廠，里面要制造各種產(chǎn)品，同時也要制造生產(chǎn)產(chǎn)品的機(jī)器跟生產(chǎn)線。但是工廠有時候會做出次品，有時候機(jī)器也會壞掉報廢，這些大件廢物一是占地方二是費(fèi)材料，工廠就要想辦法把它們處理掉。

另外，工廠在物資匱乏的時候也會把平時不太用的機(jī)器回收，以維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。細(xì)胞自噬就是工廠用來回收大件物品的過程。在回收的時候，先把要回收的東西圍起來，這個圍欄加上里面的東西就叫做自噬體。

圍起來之后的處理方式不同物種的細(xì)胞工廠做法不太一樣。

人類細(xì)胞工廠里還有一些圍著工程車（各種酶）的小圍欄（叫做溶酶體），工程車專門在圍欄里面拆解東西，工廠通過移動圍欄把自噬體跟溶酶體湊一塊兒，再把中間的圍欄一抽，工程車就可以把自噬體里面的大件給拆干凈，然后就能回收材料了。

酵母工廠處理方法略有不同，里面沒有放工程車的小圍欄，倒是有一片圈起來的大空地（叫做液胞），起到回收場的作用。工廠把自噬體連圍欄帶東西送進(jìn)回收場，回收場里的工程車就把它整個都拆了。

總而言之，無論是為了保持工廠整潔，還是要盡可能利用材料，細(xì)胞自噬作為大件物品的回收途徑，都是不可或缺的過程。

問：大隅良典做了啥貢獻(xiàn)？

要說這個，我們可以先看一個時間：自噬體在一九六三年代就被命名（命名人為一九七四年諾獎得主德·迪夫），然而直到一九九零年，關(guān)于它們的研究仍然是鳳毛麟角。為什么呢？因為實在太難了。自噬體之所以難研究，就是因為存在時間太過于短暫。

咱們還是回到工廠的例子。

人們觀察細(xì)胞就好比把每隔一周透過工廠的玻璃房頂拍一張衛(wèi)星圖，但自噬體從搭起圍欄到被工程車拆掉整個過程時間太短，等到拍照的時候絕大多數(shù)都已經(jīng)拆完了。拍酵母細(xì)胞的時候，往往只能看到空空如也的回收場，連圍欄的影子都見不著。為了看到圍欄，大隅良典想到了一個妙招：他把酵母回收場里的工程車給廢了，然后他又讓酵母工廠處于物資匱乏的狀態(tài)（饑餓狀態(tài)）。

工廠因為缺乏物資，就圍了很多不用的機(jī)器，但圍欄送進(jìn)回收場之后又沒有辦法拆，于是回收場里圍欄越堆越多，就統(tǒng)統(tǒng)在照片下現(xiàn)出原形。他同時也以此建立了整個研究早期自噬體的模型，比方說，在這基礎(chǔ)上如果再弄壞廠里一臺機(jī)器（基因），發(fā)現(xiàn)照片里看不到圍欄了，那這臺機(jī)器大概就對圍欄的生成很重要。利用這個模型，他首次發(fā)現(xiàn)了兩組酵母自噬體形成過程的關(guān)鍵基因。

有了這個手段，接下來人們要研究細(xì)胞自噬可就方便得多了，所以大隅良典對此的貢獻(xiàn)不可謂不大。

問：為什么對細(xì)胞自噬研究貢獻(xiàn)大能拿獎？

簡單來說，就是因為這個過程非常重要。

細(xì)胞自噬是保持細(xì)胞內(nèi)狀態(tài)穩(wěn)定的關(guān)鍵之一（想想你家小區(qū)如果一個月沒人來收大件垃圾會是什么場景），而且它的運(yùn)作也和很多疾病相關(guān)。舉個例子，人類細(xì)胞中負(fù)責(zé)呼吸供能的細(xì)胞器是線粒體，時間上了可能會出現(xiàn)異常，產(chǎn)生殘次品。這時候細(xì)胞通常就要靠自噬來把它們回收掉以免惹麻煩，如果細(xì)胞自噬出了問題，可能就會導(dǎo)致線粒體異常。

有研究表明，線粒體異常與很多疾病，比如著名的帕金森綜合癥的不少亞型，有著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。對于癌癥而言，細(xì)胞自噬更是扮演了重要角色。在有些情況下，自噬能夠在細(xì)胞還正常的時候去除損壞的細(xì)胞器，起到一定的抑癌作用。但是，由于細(xì)胞自噬能夠通過回收物資再利用使細(xì)胞度過饑餓等難關(guān)，很多種類的癌細(xì)胞會反過來利用自噬作用，以此提高自身效率以適應(yīng)自己迅猛的生長需要。

有些癌細(xì)胞還會利用自噬來破壞細(xì)胞原本的防御機(jī)制以使自己存活。因此，目前有很多人建議在治療癌癥的同時，針對癌細(xì)胞的自噬過程來進(jìn)行抑制，以達(dá)到提高療效的目的。

作者：UnknowC4

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