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[转载]刘伯宁:诺贝尔奖与免疫学的百年渊源
fqng1008 2019-5-30 23:30
(刘伯宁 . 诺贝尔奖与免疫学的百年渊源 . 自然杂志 , 34(3):167-171 ) 2011年10 月 3 日瑞典卡罗琳医学院宣布 : 3 位免疫学家博伊特勒( Brucea.Beutler )、霍夫曼( Julesa.Hoffmann )和斯坦曼( RalPh M.Steinman ),共同获得 2011 年度诺贝尔生理学或医学奖。霍夫曼此前刚刚获得了 2011 年度 “邵逸夫奖”医学奖,斯坦曼则不幸于颁奖前 3 天溘然离世,这位最先发现树突状细胞,并在生命最后时刻利用该研究成果与癌症抗争的免疫学家,没能亲耳听到自己获奖的喜讯,让人深感惋惜 ! 1 “Toll样受体 ”和“树突状细胞”获奖原因在于免疫识别 3 位免疫学家获奖的依据是,分别发现 Toll 样受体及树突状细胞的生物学功能。 1973 年发现的树突状细胞和 1998 年发现的 Toll 样受体蛋白,作为先天性免疫及免疫识别研究领域的重大理论突破,近 10 年间一直都是免疫学研究的热点 。早在 2010 年 Nature Immunology 杂志就已经预言这两项研究可能问鼎近年的诺贝尔生理学或医学奖 。 当外源致病因素(抗原)侵入机体时,机体会做出反应清除、中和它,这称之为免疫应答。有些免疫应答是与生俱来的,叫做先天性免疫。有些免疫应答是经抗原诱导后产生的特异性反应,叫做获得性免疫。无论是先天性免疫还是获得性免疫,都存在一个免疫系统如何识别自我和非我的问题,这就涉及到免疫学上的抗原递呈的概念。即只有修饰、加工后的抗原,才能被免疫细胞识别,发生免疫应答。 博伊特勒和霍夫曼发现的 Toll 样受体,便是识别抗原,激活先天性免疫的受体蛋白。它能给白细胞发出警报( TolltheBell ),激活机体的第一道防线,这在真菌、细菌感染的治疗上,有着广阔的临床应用前景;而斯坦曼发现的树突状细胞则是一种专职的抗原呈递细胞,能够摄取并加工抗原,递呈给 t 细胞产生获得性免疫。由于它结合抗原的能力很强,外形奇特,如树突状,故称之为树突状细胞。目前,利用树突状细胞的免疫激活能力,开发出的肿瘤疫苗已经开始在临床上使用。斯坦曼本人在 2007 年诊断出胰腺癌后,就尝试了不下 3 种此类的疫苗 。 面对外来疾病的入侵,机体如何区分自我和非我并产生免疫应答?根据 3 人的研究成果: Toll 样受体首先能够激活第一道防线,分泌白细胞杀死病菌。随后树突状细胞将抗原修饰、加工后,递呈给淋巴细胞,发生特异性的获得性免疫,进一步清除、中和抗原。无论是博伊特勒和霍夫曼发现的 Toll 样受体,还是斯坦曼发现的树突状细胞,都是在试图解释免疫学的核心问题 ——免疫识别。 此外,树突状细胞也能分泌 Toll 样受体, Toll 样受体也参与获得性免疫反应,两者将机体的两大免疫体系(先天性免疫和获得性免疫)联系了起来 。 3 人的研究成果,涵盖了免疫学上的两个研究领域 ——先天性免疫和获得性免疫,一个核心问题——免疫识别,这势必会对免疫学理论的发展产生深远影响。正如本届颁奖词中所言:“ 3 人的研究使人们对于免疫学的认识发生了革命性的改观! ” 2 免疫学与诺贝尔奖的百年渊源 2.1 17 项免疫学研究成果先后荣膺诺贝尔奖 在免疫学领域,除了诺贝尔生理学或医学奖外,尚有拉斯克基础医学奖( Albert Lasker Basic Medical Research Awards , 1946 年始)、加拿大盖尔德纳基金会国际奖( Canada Gairdner International Awards , 1959 年始)等重要奖项,许多拉斯克奖、盖尔德纳奖的获得者,随后几年都有可能问鼎诺贝尔奖。历史上也出现过一项免疫学研究成果同获数项国际大奖的情况。但是,无论从奖项历史还是学术影响来说,这些奖项无法与诺贝尔奖相提并论的 。学界、公众更多以诺贝尔奖为标杆,去衡量一项研究成果的理论价值。 算上 2011 年的诺贝尔生理学或医学奖,自 1901 年设立诺贝尔奖开始,在免疫学研究范畴内所获得的诺贝尔生理学或医学奖已经累计到了 17 次(表 1 )。除了诺贝尔生理学或医学奖, 1948 年蒂塞利乌斯( Arnetiseli-us )因研究电泳和吸附分析血清蛋白获得诺贝尔化学奖,由于血清电泳技术也在免疫学的研究范畴之内,所以这项殊荣也应记在免疫学名下 。 免疫学研究机体如何免除疫病及抵抗疾病的发生。研究内容与临床医学直接相关,研究成果(疫苗、移植、免疫耐受等)可以直接用于疾病的诊断、治疗和预防。 1980 年世界卫生组织宣布 “天花已在全世界内被消灭”,这一人类征服疾病的最辉煌成果,便是得益于琴纳( Jen-ner )发明牛痘疫苗;现代免疫学研究更是涉及人体的生老病死等根本问题与普遍规律,已经成为生命科学的前沿学科之一。正是因为免疫学研究探索的是一个充满无穷未知和巨大机遇的领域,才使得近 30 位免疫学家最终走上了诺贝尔奖的领奖台。 表 1 一百多年来免疫学领域获诺贝尔生理学或医学奖的研究成果 获奖时间 获奖人物 研究成果 1901 年 E mil von Behring ( 1854—1917 ) 血清疗法及其在白喉病中的应用 1905 年 R o b ert K och ( 1843—1910 ) 对结核病及结核杆菌的研究 1908 年 Paul E hrlich ( 1854—1915 ) 抗体形成侧链学说 E li e M etchnikoff ( 1845—1916 ) 免疫细胞学说 - 吞噬细胞的作用 1913 年 C ha r les R ichet ( 1850—1935 ) 过敏反应的研究 1919 年 Jules Bordet ( 1870—1961 ) 补体及补体结合反应 1930 年 K arl L andsteiner ( 1868—1943 ) 人血型抗原 1951 年 M a x T heiler ( 1899—1972 ) 发明抗黄热病疫苗 1957 年 D aniel Bordet ( 1907— 1992 ) 用组织胺药物治疗变态反应 1960 年 F . M .Burnet ( 1899—1985 ) 克隆选择学说与获得性免疫耐受 Peter B. M edawar ( 1915—1987 ) 获得性免疫耐受 1972 年 R odney R .Porter ( 1917—1985 ) 抗体结构的研究 G erald M . E delman ( 1929— ) 抗体结构的研究 1977 年 R osalyn Y allow ( 1921— ) 建立放射免疫分析技术 1980 年 Baru j Benacerraf ( 1920— ) 免疫应答基因 Jean D ausset ( 1916— 2006 ) 人类白细胞抗原( hla )结构 G eorge S nell ( 1903—1996 ) 小鼠主要组织相容性复合体 Ⅱ 类( h-2 )结构 1984 年 C esar M ilstein ( 1927— 2002 ) 单克隆抗体技术及免疫球蛋白遗传学研究 G eorges F . K ohler ( 1946—1995 ) 单克隆抗体技术 N iels K . Jerne ( 1912—1994 ) 天然选择学说,免疫网络学说 1987 年 S usumn T onegawa ( 1939— ) 抗体基因及抗体多样性遗传基础 1990 年 Jose p h E . M urray ( 1921— ) 抗移植免疫排斥开展肾移植 E . D onnall T homas ( 1920— ) 抗移植免疫排斥开展骨髓移植 1996 年 Peter C . D oherty ( 1941— ) mhc 生物学功能 R olf M . Z inkernagel ( 1944— ) mhc 生物学功能 2011 年 Bruce A .Beutler ( 1957— ) toll 样受体在固有免疫中作用的研究 Jules A . H offmann ( 1941— ) toll 样受体在固有免疫中作用的研究 R al p h M . S teinman ( 1943—2011 ) 树突状细胞功能的研究 2.2 诺贝尔奖见证免疫学发展历程 1901 年,第 1 届诺贝尔生理学或医学奖便颁给了使用抗毒素治疗白喉病的贝林( Emil von Behring )。 1908 年,诺贝尔奖同时授予免疫学的体液免疫和细胞免疫理论的创始人( Paul Ehrlich 及 Elie Metchnikoff ),这常被看作免疫学诞生的标志。此后,诺贝尔奖又见证了免疫学从化学免疫学向生物免疫学的转型。长长的诺贝尔奖获奖名单(表 1 )清晰地展现出免疫学发展的百年轨迹。其中几次重要免疫学成果的获奖,更是成为了划分免疫学发展若干时期的历史节点。 2.2.1 脱胎于微生物学的经验免疫学 在中国,公元 303 年葛洪所著的《肘后备急方》中记载 “使用患病狗的大脑预防狂犬病”,这可能是有文献记载最早的预防性免疫 。在西方, 19 世纪末已经出现了众多灭活疫苗,如琴纳的牛痘天花疫苗、巴斯德的炭疽疫苗、狂犬疫苗等。人类在与疾病抗争的长期实践中逐渐有免疫的概念,但是对于机体免疫应答的发生原理毫无认识,而从事免疫学研究的科学家多为微生物学家、动物学家、胚胎学家、化学家等。 随着微生物学的发展,尤其是显微镜的广泛使用和细菌分离培养技术的成熟。各种致病菌的分离、培养成为了可能。 1876 年,科赫发现炭疽热的病原菌 ——炭疽芽孢杆菌( Bacillusanthracis ),并进一步提出 “感染是由致病菌造成”的“科赫假说”。几乎是同时期,法国微生物学家巴斯德发现腐败是由于微生物造成(巴斯德的“病原学说”),并进一步的制成多种灭活疫苗。 19 世纪末,人类对于疾病成因的理论探寻,以及多种减毒疫苗在临床上的应用,为免疫学学科的诞生奠定了基础,而此时的免疫学更多是经验免疫学 。虽然早期的经验免疫学脱胎于微生物学,但是它进一步探寻病原菌与宿主之间的关系,若从医学的角度看,这种二元论的思维方式,使得免疫学较此前的微生物学更近了一步 。 值得一提的是,科赫在柏林创立的科赫学院( Koch ’ s Institute )培 育了 Emil von Behring 、 Paul Ehrlich 、 Jules Bordet 等众多人才,而巴斯德在巴黎创立的巴斯德研究所( Institute Pasteur )也先后培养了 Elie Metchnikoff , Daniel Bordet 等人,这些人为早期的免疫学发展做出了突出的贡献,也在 20 世纪初先后荣膺诺贝尔生理学或医学奖 。 2.2.2 免疫化学向免疫生物学的转型 诺贝尔奖获得者贝林发现了抗毒素,在用动物血清治疗白喉患者中取得巨大成功。这也是免疫学上被动免疫和血清疗法的先河。 1908 年的诺贝尔生理学或医学奖获得者 Paul Ehrlich 和 Elie Metchnikoff 分别提出了体液免疫学说和细胞免疫学说,这两大学说的提出,对免疫学的影响意义深远 。这标志着免疫学理论体系架构的初步完成,免疫学自此成为一门独立的学科,两位科学家被称为 “免疫学之父” (图 1 , 2 )。 图 1 1908 年 Paul Ehrlich 所描述的体液免疫理论 ——体液中的抗体中和毒素 此后,体液免疫和细胞免疫进行了长达数十年的争论 。 20 世纪上半叶,基于化学结构的抗体研究不断深入,导致体液免疫学说的盛行,体液免疫学说取得许多辉煌的成就,如抗体侧链学说、模板学说、免疫球蛋白的分子结构等,这使得早期的免疫学更像是免疫化学 。但是,类似 “锁 - 匙 ”这样简单的结构模型,显然不能解释一种抗原可以诱导机体产生多种抗体的事实。关于抗体多样性的疑惑,成了免疫学上的 God ( thegenerationofdiversity )之问 。 图 2 1908 年 Elie Metchnikoff 描述的细胞免疫学说 ——白细胞吞噬病菌 直到 1957 年克隆选择学说的提出和此后抗体基因结构的阐明,抗体多样性的问题才得到圆满的解释。克隆选择学说认为,免疫细胞是随机形成的多样性细胞克隆,每一克隆的细胞表达同一种特异性的抗体 ,这就推动了对淋巴细胞的研究,并逐渐揭示细胞免疫应答及免疫耐受的分子机制。 1960 年, F.M.Burnet 因 “克隆选择学说和获得性免疫耐受”荣获诺贝尔生理学或医学奖,这也标志免疫学由基于抗体的免疫化学转向基于细胞研究的免疫生物学 。此后,抗体基因重排规律的解释( 1987 年诺贝尔奖)、 MHC 结构功能的研究、免疫应答分子机制的研究( 1980 、 1996 、 2011 年诺贝尔奖),免疫学逐渐深入到分子免疫学的层面 。 《免疫学史》一书曾将免疫学这段发展历程划分为三个时期,形象地描绘为繁荣的细菌学时期、沉寂的化学免疫时期、复兴的生物免疫学 。 2.2.3 后基因组时代的现代免疫学 21 世纪伊始,以人类基因组计划完成为标识,生命科学研究进入到 “后基因组时代”。随着免疫学研究中使用的模式生物(如小鼠、猴、海胆等)和众多病原体(如痢疾杆菌、结核杆菌、艾滋病毒等)的完成基因组测序 ,现代免疫学的研究更多的借助于基因组学手段,从基因序列入手,预测基因功能,通过模式生物验证的反向免疫学 开始兴起。当代免疫学的研究范畴也已超越狭义免疫的范围,形成了细胞免疫学( cellularim-munology )、病原免疫学( immunopathology )、自身免疫学( autoimmunity )、免疫遗传学( immunogenetics )等众多分支学科。 3 免疫学领域历届获奖成果的理论价值和临床应用 3.1 获奖成果的理论价值 先后荣膺诺贝尔生理学或医学奖的 17 项研究成果,几乎涵盖了免疫学研究领域重大理论的突破。对于抗体及其物质基础,贝林所发现的抗毒素,其实是今天免疫学上抗体概念的雏形。美国科学家埃德尔曼( Gerald M.Edelman )、英国科学家波特( Rodney R.Porter )研究发现,抗体是四肽组成的免疫球蛋白( 1972 年诺贝尔奖)。 对于抗体多样性来源的问题,从开始的侧链形成理论( 1908 年诺贝尔 奖)发展到克隆选择学说( 1960 年诺贝尔奖),再到相对成熟的天然选择学说( 1984 年诺贝尔奖),最终通过杂交瘤技术( 1984 年诺贝尔奖)和抗体基因重排规律( 1987 年诺贝尔奖)得以证明。 关于病理性免疫应答的问题,里歇( Charles Richet )发现过敏反应( 1913 年诺贝尔奖),表明过度的免疫反应也会对机体造成伤害。博尔特( Daniel Bordet )发明了组胺药物化学疗法;对于自身耐受的问题,伯内特( F.M.Burnet )和梅达沃( Peter B.Medawar )提出和证明了胚胎期形成免疫耐受的概念( 1960 年诺贝尔奖),这也为临床上器官移植中使用诱导耐受抗移植排斥奠定了基础( 1990 年诺贝尔奖)。 关于免疫应答的遗传控制,多赛( Jean Dausset )发现人 HLA 基因和斯内尔( George Snell )发现小鼠的 h-2 基因( 1980 年诺贝尔奖),并进一步认识到,是组织相容复合物控制这免疫应答的遗传性( 1990 年诺贝尔奖)。 2011 年度获奖的成果 —— Toll 样受体、树突状细胞的发现,则分别解释了先天性免疫和获得性免疫中的抗原识别问题。 3.2 获奖成果的临床应用 一百多年前,瑞典人诺贝尔作为一位化学家,深知解读自然科学奥秘对于人类自身的意义;而作为一位实业家,他更知道能够将研究成果在医疗实践中应用才是最终目的。这也许是诺贝尔当年设立生理学或医学奖的初衷。能够在生命科学研究领域取得重大理论突破,并能在医疗实践得到广泛应用,这一直是诺贝尔生理学或医学奖评选的标准之一 。 今天回头看来,一百年来荣膺诺贝尔奖的众多免疫学研究成果,基本都做到以上两点。 抗毒素治愈白喉病人,发明疫苗预防黄热病,利用组胺药物治疗过敏反应,根据血型抗原进行输血,抑制免疫排斥进行器官移植等等,不胜枚举。 除了这些直接用于临床的研究成果外,免疫学对于抗原、抗体、免疫应答过程的研究,也直接催生了现代生物技术药物产业。如今生物技术药物产业中,疫苗、抗体、细胞因子无不来自于免疫学的研究成果。以单克隆抗体为例,先是发现免疫反应的物质基础 ——抗毒素(抗体),成就了第一代抗体——多克隆抗体(抗体血清)。而后通过明晰抗体化学结构,探讨其生物合成,发明了利用杂交瘤技术制备单克隆抗体。在此技术问世( 1986 年) 11 年后第二代抗体药物 ——治疗性单抗药物( OKT3 ?, muromonab )在美国上市。此后,随着抗体基因重排规律的阐释,重组抗体作为第三代抗体逐渐问世。 2010 年,单克隆抗体药物已经成为生物技术药物中的最大类别。目前世界上销售额排名前 10 的药物,有 5 种属于单抗药物 。 近 10 年来,无论是树突状细胞,还是 Toll 样受体蛋白不仅是免疫学的研究前沿,更是新药研发的热点。 Toll 样受体已经成为重要药物靶点,以此开发的数种药物已经进入临床研究阶段 。而以树突状细胞为主要成分的肿瘤疫苗( Provenge ?),在 2010 年 4 月已经在美国上市。我们可以乐观地期待, 2011 年诺贝尔生理学或医学奖所褒奖的树突状细胞、 Toll 样受体等免疫应答分子机制的研究成果,日后会在肿瘤、感染、自身免疫疾病等临床领域取得更多的应用。 致谢:感谢北京大学医学部免疫学系、北京大学医学史研究中心谢蜀生教授对该文的审阅、修改。 参考文献 Travis J. 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[转载]历年诺贝尔生理学或医学奖获得者名单(1901-2018)
fqng1008 2019-4-1 13:30
1901 年,E·A·V·贝林(德国人),从事有关白喉血清疗法的研究。 1902 年,R·罗斯(英国人),从事有关疟疾的研究。 1903 年,N·R·芬森(丹麦人),发现利用光辐射治疗狼疮。 1904 年,I·P·巴甫洛夫(俄国人),从事有关消化系统生理学方面的研究。 1905 年,R·柯赫(德国人),从事有关结核的研究。 1906 年,C·戈尔季(意大利人)、S·拉蒙–卡哈尔(西班牙人),从事有关神经系统精细结构的研究。 1907 年,C·L·A·拉韦朗(法国人),发现并阐明了原生动物在引起疾病中的作用。 1908 年,P·埃利希(德国人)、E·梅奇尼科夫(俄国人),从事有关免疫力方面的研究。 1909 年,E·T·科歇尔(瑞士人),从事有关甲状腺的生理学、病理学以及外科学上的研究。 1910 年,A·科塞尔(德国人),从事有关蛋白质、核酸方面的研究。 1911 年,A·古尔斯特兰德(瑞典人),从事有关眼睛屈光学方面的研究。 1912 年,A·卡雷尔(法国人),从事有关血管缝合以及脏器移植方面的研究。 1913 年,C·R·里谢(法国人),从事有关抗原过敏的研究。 1914 年,R·巴拉尼(奥地利人),从事有关内耳前庭装置生理学与病理学方面的研究。 1915 年-1918年未颁奖。 1919 年, J·博尔德特(比利时人),作出了有关免疫方面的一系列发现。 1920 年,S·A·S·克劳(丹麦人),发现了有关体液和神经因素对毛细血管运动机理的调节。 1921 年,未颁奖。 1922 年,A·V·希尔(英国人)从事有关肌肉能量代谢和物质代谢问题的研究;迈尔霍夫(德国人)从事有关肌肉中氧消耗和乳酸代谢问题的研究。 1923 年,F.G.班廷(加拿大),J·J·R·麦克劳德(加拿大人)发现胰岛素。 1924 年,W·爱因托文(荷兰人),发现心电图机理。 1925 年,未颁奖。 1926 年,J.A.G.菲比格(丹麦人),发现菲比格氏鼠癌(鼠实验性胃癌)。 1927 年,J.瓦格纳–姚雷格(奥地利人),发现治疗麻痹的发热疗法。 1928 年,C.J.H.尼科尔(法国人),从事有关斑疹伤寒的研究。 1929 年,C.艾克曼(荷兰人),发现可以抗神经炎的维生素;F.G.霍普金斯(英国人)发现维生素B1缺乏病并从事关于抗神经炎药物的化学研究。 1930 年,K.兰德斯坦纳(美籍奥地利人),发现血型。 1931 年,O.H.瓦尔堡(德国人),发现呼吸酶的性质和作用方式。 1932 年,C.S.谢林顿、E.D.艾德里安(英国人),发现神经细胞活动的机制。 1933 年,T.H.摩尔根(美国人),发现染色体的遗传机制,创立染色体遗传理论。 1934 年,G.R.迈诺特、W.P.墨菲、G.H.惠普尔(美国人),发现贫血病的肝脏疗法。 1935 年,H.施佩曼(德国人),发现胚胎发育中背唇的诱导作用。 1936 年,H.H.戴尔(英国人)、O.勒韦(美籍德国人),发现神经冲动的化学传递。 1937 年,A.森特–焦尔季(匈牙利人),发现肌肉收缩原理。 1938 年,C.海曼斯(比利时人),发现呼吸调节中颈动脉窦和主动脉的机理。 1939 年,G.多马克(德国人),研究和发现磺胺药。 1940 年-1942年,未颁奖。 1943 年,C.P.H.达姆(丹麦人),发现维生素K;E.A.多伊西(美国人)发现维生素K的化学性质。 1944 年,J.厄兰格、H.S.加塞(美国人),从事有关神经纤维机制的研究。 1945 年,A.弗莱明、E.B.钱恩、H.W.弗洛里(英国人),发现表霉素以及表霉素对传染病的治疗效果。 1946 年,H.J.马勒(美国人),发现用X 射线可以使基因人工诱变。 1947 年,C.F. 科里、G.T.科里(美国人),发现糖代谢中的酶促反应;B.A.何赛(阿根廷人)发现脑下垂体前叶激素对糖代谢的作用。 1948 年,P.H.米勒(瑞士人),发现并合成了高效有机杀虫剂DDT。 1949 年,W.R.赫斯(瑞士人),发现动物间脑的下丘脑对内脏的调节功能。 1950 年,E.C.肯德尔、P.S.亨奇(美国人),T.赖希施泰因(瑞士人),发现肾上腺皮质激素及其结构和生物效应。 1951 年,M.蒂勒(南非人),发现黄热病疫苗。 1952 年,S.A.瓦克斯曼(美国人),发现链霉素。 1953 年,F.A.李普曼(英国人),发现高能磷酸结合在代谢中的重要性,发现辅酶A;H.A;克雷布斯(英国人),发现克雷布斯循环(三羧酸循环)。 1954 年,J.F.恩德斯、T.H.韦勒、F.C.罗宾斯(美国人),研究脊髓灰质炎病毒的组织培养与组织技术的应用。 1955 年,A.H.西奥雷尔(瑞典人),从事过氧化酶的研究。 1956 年,A.F.库南德、D.W.理查兹(美国人)、W.福斯曼(德国人),开发了心脏导管术。 1957 年,D.博维特(意籍瑞士人),从事合成类箭毒化合物的研究。 1958 年,G.W.比德乐、E.L.塔特姆(美国人),发现一切生物体内的生化反应都是由基因逐步控制的;J.莱德伯格(美国人),从事基因重组以及细菌遗传物质方面的研究。 1959 年,S.奥乔亚、A.科恩伯格(美国人),从事合成RNA和DNA的研究。 1960 年,F.M.伯内特(澳大利亚人)、P.B.梅达沃(英国人),证实了获得性免疫耐受性。 1961 年,G.V.贝凯西(美国人),确立“行波学说”发现耳蜗感音的物理机制。 1962 年,J.D.沃森(美国人)、F.H.C.克里克、M.H.F.威尔金斯(英国人),发现核酸的分子结构及其对住处传递的重要性。 1963 年,J.C.艾克尔斯(澳大利亚人)、A.L.霍金奇、A.F.赫克斯利(英国人),发现与神经的兴奋和抑制有关的离子机构。 1964 年,K.E.布洛赫(美国人)、F.吕南(德国人),从事有关胆固醇和脂肪酸生物合成方面的研究。 1965 年,F.雅各布、J.L.莫诺、A.M.雷沃夫(法国人),研究有关酶和细菌合成中的遗传调节机构。 1966 年,F.P. 劳斯(美国人),发现肿瘤诱导病毒;C.B.哈金斯(美国人),发现内分泌对于癌的干扰作用。 1967 年,R.A.格拉尼特(瑞典人)、H.K.哈特兰、G.沃尔德(美国人),发现眼睛的化学及重量视觉过程。 1968 年,R.W.霍利、H.G.霍拉纳、M.W.尼伦伯格(美国人),研究遗传信息的破译及其在蛋白质合成中的作用。 1969 年,M.德尔布吕克、A.D.赫尔、S.E.卢里亚(美国人),发现病毒的复制机制和遗传结构。 1970 年,B.卡茨(英国人)、U.S.V.奥伊勒(瑞典人)、J.阿克塞尔罗行(美国人),发现神经末梢部位的传递物质以及该物质的贮藏、释放、受抑制机理。 1971 年,E.W.萨瑟兰(美国人),发现激素的作用机理。 1972 年,G.M.埃德尔曼(美国人)、R.R.波特(英国人),从事抗体的化学结构和机能的研究。 1973 年,K.V.弗里施、K.洛伦滋(奥地利人)、N.廷伯根(英国人),发现个体及社会性行为模式(比较行为动物学)。 1974 年,A.克劳德、C.R.德·迪夫(比利时人)、G.E.帕拉德(美国人),从事细胞结构和机能的研究。 1975 年,D.巴尔摩、H.M.特明(美国人)、R.杜尔贝科(美国人),从事肿瘤病毒的研究 1976 年,B.S.丰卢姆伯格(美国人),发现澳大利亚抗原;D.C.盖达塞克(美国人),从事慢性病毒感染症的研究。 1977 年,R.C.L.吉尔曼、A.V.沙里(美国人),发现下丘脑激素;R.S.雅洛(美国人),开发放射免疫分析法。 1978 年,W.阿尔伯(瑞士人)、H.O.史密斯、D.内森斯(美国人)发现限制性内切酶以及在分子遗传学方面的应用 1979 年,A.M.科马克(美国人)、G.N.蒙斯菲尔德(英国人),开始了用电子计算机操纵的X 射线断层扫描仪(简称扫描仪)。 1980 年,B.贝纳塞拉夫、G.D.斯内尔(美国人)、J.多塞(法国人),从事细胞表面调节免疫反应的遗传结构的研究。 1981 年,R.W.斯佩里(美国人)从事大脑半球职能分工的研究;D.H.休伯尔(美国人)、T.N.威塞尔(瑞典人),从事视觉系统的信息加工研究。 1982 年,S.K.贝里斯德伦、B.I.萨米埃尔松(瑞典人)、J.R.范恩(英国人),发现前列腺素,并从事这方面的研究。 1983 年,B.麦克林托克(美国人),发现移动的基因。 1984 年,N.K.杰尼(丹麦人)、G.J.F.克勒(德国人)、C.米尔斯坦(英国人),确立有免疫抑制机理的理论,研制出了单克隆抗体。 1985 年,M.S.布朗、J.L.戈德斯坦(美国人),从事胆固醇代谢及与此有关的疾病的研究。 1986 年,R.L.蒙塔尔西尼(意大利人)、S.科恩(美国人),发现神经生长因子以及上皮细胞生长因子。 1987 年,利根川进(日本人),阐明与抗体生成有关的遗传性原理。 1988 年,J.W.布莱克(英国人)、G.B.埃利昂、G.H.希钦斯(美国人),对药物研究原理作出重要贡献。 1989 年,J.M.毕晓普、H.E.瓦慕斯(美国人),发现了动物肿瘤病毒的致癌基因源出于细胞基因,即所谓原癌基因。 1990 年,J.E.默里、E.D.托马斯(美国人),从事对人类器官移植、细胞移植技术和研究。 1991 年,E.内尔、B.萨克曼(德国人),发明了膜片钳技术。 1992 年,E.H.费希尔、E.G.克雷布斯(美国人),发现蛋白质可逆磷酸化作用。 1993 年,P.A.夏普、R.J.罗伯茨(美国人),发现断裂基因。 1994 年,A.G.吉尔曼、M.罗德贝尔(美国人),发现G 蛋白及其在细胞中转导信息的作用。 1995 年,E.B.刘易斯、E.F.维绍斯(美国人)、C.N.福尔哈德(德国人),发现了控制早期胚胎发育的重要遗传机理,利用果蝇作为实验系统,发现了同样适用于高等增有机体(包括人)的遗传机理。 1996 年,P.C.多尔蒂(澳大利亚人)、R.M.青克纳格尔(瑞士人)发现细胞的中介免疫保护特征。 1997 年,S.B.普鲁西纳(美国人),发现了一种全新的蛋白致病因子 —— 朊蛋白(PRION)并在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献。 1998 年,R.F.福尔荷格特、L.J.依格那罗和F.穆莱德,发现一氧化一氮在心血管系统中作为信号分子。 1999 年,Gunter Blobel,发现控制细胞运输和定位的内在信号蛋白质。 2000 年,阿尔维德·卡尔松(瑞典人)、保罗·格林加德(美国人)、埃里克·坎德尔(奥地利人),在“人类脑神经细胞间信号的相互传递”方面获得的重要发现。 2001 年,利兰·哈特韦尔(美国人)、蒂莫西·亨特(英国人)和保罗·纳斯(英国人),发现了细胞周期的关键分子调节机制。 2002 年,悉尼·布雷内、约翰·苏尔斯顿(英国人)和罗伯特·霍维茨(美国人),为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因调节作用作出了重大贡献。 2003 年,保罗·劳特布尔(美国人)和彼得·曼斯菲尔德(英国人),在核磁共振成像技术上获得关键性发现,导致核磁共振成像仪的出现。 2004 年,理查德·阿克塞尔和琳达·巴克(美国人),在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的贡献。 2005 年,巴里·马歇尔与罗宾·沃伦(澳大利亚人),发现幽门螺杆菌及其导致胃炎、胃溃疡与十二指肠溃疡等疾病的机理。 2006 年,安德鲁·法尔和克雷格·梅洛(美国人),针对核糖核酸(RNA)的干扰机制,以遗传学为切入点,以医学运用最具现实价值。 2007 年,马里奥·卡佩基、奥利弗·史密斯(美国人)和马丁·埃文斯(英国人),在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面有着一系列突破性发现,为“基因靶向”技术的发展奠定了基础。 2008 年,科学家哈拉尔德·楚尔·豪森因(德国人),发现人乳突淋瘤病毒引发子宫颈癌;弗朗索瓦丝·巴尔-西诺西和吕克·蒙塔尼(法国人),发现人类免疫缺陷病毒。 2009 年,伊丽莎白·布莱克本(ElizabethH.Blackburn)、卡罗尔·格雷德(CarolW.Greider)、杰克·绍斯塔克(JackW.Szostak)(美国人),发现端粒和端粒酶保护染色体的机理。 2010 年,罗伯特·爱德华兹(英国人),在试管婴儿方面的研究。 2011 年,布鲁斯·博伊特勒(美国人)、朱尔斯·霍夫曼(法国人)和拉尔夫·斯坦曼因(加拿大人),免疫学领域取得杰出成就。 2012 年,山中伸弥(Shinya Yamanaka,日本人)与约翰·格登(John Gurdon,英国人),在细胞核重新编程研究领域的杰出贡献。 2013 年,詹姆斯·罗斯曼(James E. Rothman,美国人)、托马斯·聚德霍夫(Thomas C. Südhof,德国人)和兰迪·谢克曼(Randy W. Schekman,美国人),发现细胞内主要运输系统——囊泡运输的调节机制。 2014 年,约翰·奥基夫(John O‘Keefe,美国人),梅-布里特·莫泽(May-Britt Moser,挪威人)、爱德华·莫泽(Edvard I. Moser,挪威人),人类大脑如何构建一个所处空间的地图,以及在一个复杂的环境中人类大脑如何导航并寻找路径。 2015 年,屠呦呦(中国人),科学家威廉·坎贝尔(William C. Campbell,爱尔兰人)、大村智(Satoshi mura,日本人),对一些最具毁灭性的寄生虫疾病的治疗。 2016 年,大隅良典(Yoshinori Ohsumi,日本人),研究自噬性溶酶体方面的贡献。 2017 年,杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall), 迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash)以及迈克尔·杨(Michael W. Young)(美国人),发现控制昼夜节律机制。 2018 年,詹姆斯·艾利森(James P Alison,美国人)本庶佑(Tasuku Honjo,日本人),在肿瘤免疫领域做出贡献。
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诺贝尔生理学与医学奖得主John O’Keefe印象
热度 12 maqingping 2014-10-7 08:37
在科学网的博客上得知英国 伦 敦大学学院( University College London, UCL )的 John O’Keefe 教授分享了今年的 诺贝尔 生理学与医学 奖 ,心里十分高 兴 。 1992-1997 年 间 ,我和 John 曾在同一个楼 层工作过,有过不少接触。那是 UCL 在 Gower street (街)的解剖楼( Anatomy Building ) 4 楼。 John 于 1939 年 11 月 18 日出生于纽约市,在纽约城市大学的城市学院( City College of New York )获得学士学位,然后到加拿大麦吉尔大学(McGill University)在 Ronald Melzack(1929-) 指导下攻读生理心理学博士学位。当时的麦吉尔大学心理学系主任是 Donald O. Hebb 教授(1904-1985)。 John 的工作深受 Hebb 教授思想的影响。 Hebb 教授是 Ronald (Ron) Melzack 的博士导师,国际著名的加拿大神经心理学家,提出Hebbian learning theory(赫布学习理论)作为学习的神经机制。 Ron 曾是伦敦大学学院的 Patrick (Pat) Wall 教授(1925-2001)的密切合作者。 Ron 好像是在五十年代末到麻省理工学院( MIT )做访问学者时认识了 Pat 。当时 Pat 是 MIT 的副教授 (1957年到任) ,1960 年成为正教授。Ron去的是 MIT 的心理学系,可是 MIT 的心理学系 的研究工作主要是社会心理学,完全没有 Ron 做生理心理学的设备,因此,有人建议 Ron 去找 Pat 。 Ron 和 Pat 合作提出了著名的关于疼痛信息处理的闸门控制学说( Gate Control Theory )。国内年长一些的生理学工作者因为研究针麻作用原理,都会听说过闸门控制学说和 Patrick D. Wall 。在UCL和国际疼痛研究会(International Association for the Study of Pain,IASP)的世界疼痛大会上我也见过Ron多次。Ron担任过IASP的主席,Pat是IASP杂志Pain(疼痛)的创刊主编并担任主编二十余年。在Pat的主持下,Pain成为生物医学领域中的高影响因子杂志。 Pat 于 1967 年到伦敦大学学院解剖系担任教授。可能部分因为 Ron 和 Pat 的这层关系, John 在 1967 年作为美国国立精神卫生研究所( National Institute of Mental Health )的博士后研究人员到伦敦大学学院 Pat 的实验室工作,从此再未离开过 UCL 。 在 UCL,John 的主要研究工作仍是在生理心理学,尤其是海马的功能方面。 Pat 自己的研究兴趣在脊髓的疼痛传入及调节, John 虽然也参与了一些,但主要还是在做自己感兴趣的工作。 1971 年 John 在系统分析环境因素对海马单个神经元放电频率的影响时发现了位置细胞( Place Cell ),即当动物处于某一位置时放电频率明显变化的神经元。这一初步工作结果发表在现在已不被重视(影响因子不高)的 Brain Research (《脑研究》)上。 John 使用的电生理技术是记录自由活动( freely-moving )动物的脑内神经元单位放电, Brain Research 上发表的这一工作是 John 获诺贝尔奖的奠基之作。随后更详细的实验结果于 1976 年发表在 Experimental Neurology (《实验神经学》)上。 1987 年 John 成为 UCL 解剖系的正教授。 1992 年我去 UCL 解剖系做 Research Fellow 时,正当 Pat 刚退休,还不时到实验室来,《疼痛》( Pain )杂志“编辑部”还在这个实验室。 Pat 退休后,实验室分为 John 一摊、 Clifford Woolf 一摊和 Maria Fitzgerald 一摊。当时 Clifford 也已晋升正教授,他的研究领域与 Pat 的一致。 Maria 还是副教授(不久也升为正教授),研究兴趣是(疼痛的)发育生物学。 UCL 解剖系那时的全称是解剖与发育生物学系( Department of Anatomy and Developmental Biology )。 解剖楼 4 楼是这样分割的, Clifford 和 Maria 的团队基本不分家,实验室占了靠南的大半部。 John 的实验室在解剖楼四层靠北更里面一些,也就是说他的团队上班要经过 Clifford 和 Maria 实验室的走廊。因此,这几个实验室虽然分了家,但关系还是很密切的。我在 Clifford 的实验室工作。 John 待人十分友好,总是背个双肩包来上班。他会主动跟(实验室新来的)人打招呼。解剖楼 4 楼有密码锁,看到后面有人要来 4 楼, John 一般会扶住门等后面的人。 我到 UCL 时, John 的实验室除了技术员和博士生外还有一位(合同制)讲师和一位博士后 Andrew 。讲师 Mike Ricce 是美国人,计算机专业出身,曾研究过 parallel computing (平行计算)。他当时还没有博士学位,正在 John 的指导下做 part-time 博士论文。 Mike 除了和 John 一起研究脑对空间信息的处理之外,另一部分工作是智能机器人的研究。 Mike 似乎对中文很感兴趣,给自己起了个中文名字“雷麦克”。有一天聊起实验工作, Mike 兴奋地说起他们的工作,并给我展示了他们的实验设置。大鼠从管道一端跑向另一端,他们记录脑内神经元的放电。这一部分工作 John 和 Mike 于 1993 年发表在 Hippocampus (《海马》)上。他们报告了位置细胞放电的 theta 相位进动现象,即当大鼠进入位置细胞的反应地域中,刚开始时位置细胞在海马局部场电位的 theta 相位的后期放电。当大鼠穿过反应地域时,位置细胞的放电逐渐过渡 theta 相位的早期。 John 的实验室和其他实验室已做了大量研究试图解释位置细胞 theta 相位进动的生理意义。 可能是 1994 年, John 实验室来了另一位博士后, Neil Burgess 。 Neil 非常能干,人也开朗,很快成为 John 实验室的科研主力。 John 和 Neil 在 1996 年报告,当用来限定环境的障碍被移动后,位置细胞的反应地域的位置和大小也发生变化。他们因此提出存在边界向量细胞( Boundary vector cell ),即在离边界一定距离时放电变化的神经元。他们的工作发表在 Nature (《自然》)上。这一假说随后得到证实。 解剖楼四层的三个团队源自 Pat 的团队,关系是很融洽的。有一位技术员 Jacqutta 组织到酒吧的能力很强。基本上,技术员、博士生和博士后每个星期都要去 Pub 两、三次或三、四次。 Clifford 、 Maria 和 John 也常一起去。到英国后第一个印象是同事之间的平等,技术员、实习学生与教授在一起时也不会感到局促不安,在一起喝酒时教授也丝毫没有架子。最后一次和 John 一起喝酒是 Clifford 的 PA (秘书)巴西女孩 Ana 在 1997 年离职时,当时我到别处工作不久, Clifford 也已开始把实验室搬到美国麻省总医院(Massachusetts General Hospital,MGH,属哈佛大学), Jacquetta 打电话找我回去一起去 Pub 。我离开 UCL 时,实验室也组织去 Pub 喝酒, Clifford 和 Maria 都去了, John 好像也去了,说过祝愿的话。此后,只是在神经科学会议上见过 John 几次,没有个人联系。 各国知识分子的多数是左倾的,希望减少社会不平等。 Pat 及其团队的人像大多数西方知识分子一样是左倾的,痛恨社会的不平等和不公正现象。 John 也是一样,希望社会更平等。 John 态度和蔼,好像也比较低调。 UCL 的解剖系是非常强的,那时有三、四十位正教授, 8 位 Fellow of Royal Society(FRS, 皇家学会会员,相当于中国的或美国的科学院院士 ) , John 好像是在我到 UCL 之后当选 FRS 的。当时在解剖系有个别比较张扬的教授,也有更被看好能得诺贝尔奖的教授,例如当时的系主任,提出嘌呤能神经概念的 Geoff Burnstock 教授(1929-)。 UCL Wolfson Institute for Biomedical Research 的 Salvador Moncada 教授,最早研究 NO( 一氧化氮 ) 作用的学者之一,得诺贝尔奖的呼声也很高。九十年代是分子生物学及其应用最热门的时期,传统的电生理技术受到博士生们的冷落。 John 及其团队坚持用电生理技术研究神经科学的一个基本问题,没有追逐使用花哨热门技术,令人钦佩。 John 在 Pat 的实验室里没有转向研究疼痛,也是他获奖的一个重要原因。有时我想,以 Pat 的才智,研究神经科学的任何其他分支,都可能早已得到诺贝尔奖了,他却啃上了疼痛这块硬骨头。从功利角度来讲,选错了研究方向,就像入错了行一样。从推进人类对自然的认识来说,没有获诺贝尔奖的工作可以与获诺贝尔奖的工作同样有意义。 John 的获奖在预料之外,但是当之无愧, Well-deserved ,祝贺 John。 附记: 今天看到有关另外两位获奖者May-Britt和Edvard Moser的介绍,发现他们1994到1996年间在John的实验室作为Visiting Postdoc短期工作过。昨天感到有些眼熟,却完全没有印象了,原来他们也是John工作的传承、发展者。
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