细胞生物学
朊病毒的发现
发布时间: 2011-05-06   浏览次数: 85

       20世纪80年代,科学家在人们早已熟知的包括细菌、病毒、真菌和寄生虫在内的人类疾病谱中,又增添了一种全新类型的病原体——朊蛋白(prion)。1997年,发现朊蛋白的美国学者Prusiner独享了该年度的诺贝尔生理学医学奖。这是自1987年以来10年间的第一次,也是40多年来第6位单独获奖者。诺贝尔奖委员会在发表的授奖辞中说:“Prusiner在已知的包括细菌、病毒、真菌和寄生虫在内的传染性因子名单上又加进了朊蛋白。”

1968年,Prusiner在宾夕法尼亚大学获得医学博士学位后,曾在美国国立卫生研究院(NIH)心肺研究所做博士后研究。1972年,当他还是一名青年住院医生的时候,曾眼睁睁地目睹一位60岁的女患者痛苦地死于Creutzfeldt-Jacob病引起的痴呆症。这种病起病缓慢,开始时出现记忆力减退及头痛,以后迅速表现为计算、理解、判断力减退,精神衰退,人格障碍,定向力障碍,最终变成完全痴呆,并有共济失调和四肢肌肉的震颤抽搐。因此,Prusiner当时称此病为“罕见的痉挛性假性硬化症”。他深入研究证实,这种疾病为脑皮质-纹状体变性引起,导致神经细胞变性为海绵样物质,此病因而又称为亚急性海绵状脑病。以后又发现了一类中青年人多发的Creutzfeldt-Jacob病,被认为是吃了疯牛病牛肉引起的。Prusiner认为,中枢神经系统是医学中最后一块伟大的堡垒。为了彻底阐明Creutzfeldt-Jacob病的病因,并寻找到有效的治疗方法,他开始查阅大量与该病有关的文献资料,踏上了一条探索该病传染因子的漫长历程。
1974年,Prusiner在医学院建立了一个神经病学基础实验室。他通过实验,将Creutzfeldt-Jacob病患者的脑组织接种于黑猩猩,经过一年多的潜伏期,黑猩猩终于发病,并在2年后病死,尸解发现其脑部病理改变与人相似。Creutzfeldt-Jacob病的传染因子究竟是什么呢?这个问题一直萦绕在Prusiner的脑海之中。
后来真正导致Prusiner发现朊蛋白的,是因为改用了羊瘙痒病作为研究对象而取得突破的。他在研究中发现,羊瘙痒病的致病因子是一种既不同于普通病毒,也不同于“类病毒”的特殊病原体,具有许多独特之处。Prusiner的研究工作是从分离羊瘙痒病的病原体开始的,一切凭着观察和试验,通过终点滴定法来探索使正常羊得病的最适稀释度。Prusiner改进了滴定法,只需要检测4只动物60天时间就可以达到过去60只动物花费1年时间的效果。同时,他采用分离技术而使样品的富集浓度提高了30倍。后来又发现仓鼠大脑的病原体浓度比小鼠脾脏高出了100倍,这一重大转折使病原提取物中加入蛋白酶、氨基酸化学修饰剂、蛋白质变性剂、核苷酸修饰剂和核酸变性剂等物质,进一步发现这种病原体只对蛋白质变性剂等敏感,而对核酸变性剂等有耐受力,从而证明该病原体是一种分子质量为27000-30000的蛋白质因子,无核酸成分,具有传染性。根据大量的实验结果,Prusiner大胆地提出,人类的Creutzfeldt-Jacob病病毒与羊瘙痒病类似,同属于海绵状脑病,是同一种病原体所致。这种病原体是蛋白质。为了把它与细菌、病毒、真菌及其他已知病原体区别开来,他将这种蛋白质致病因子定名为prion。
朊蛋白的发现不仅具有重要的理论价值和实践意义,而且这个发现的过程本身还给我们以不少启迪。首先,科学工作者要有不迷信权威,不拘泥于现有理论的条条框框,敢于批判,勇于创新的精神。正如Prusiner自己指出的:20世纪创立的生物遗传学理论确实是伟大的,但也绝非“顶峰”,必将得到发展和完善。其次,科学工作者要有持之以恒、矢志不渝的精神,要有坚持真理、在学术上不怕成为少数者的科学精神。对探索性的课题,特别是前景估量不明的课题,多数人还是不敢或不愿问津。只有那些不为功利主义所束缚,有着为科学而献身的精神的人,才能不避艰险、不顾后果地去顽强拼搏。Prusiner着手从事朊蛋白课题的研究,是在他还当住院医生时收治的一位Creutzfeldt-Jacob病患者死亡后起步的。在以后长达20多年的漫长岁月中,他始终坚持不懈,苦苦追求。正当周围同行因一时找不到羊瘙痒病病原体而纷纷放弃,改换研究方向,甚至著名的《Lancet》杂志编委也认为研究这种病原体分子结构没有多大意义的时候,Prusiner并没有气馁,他不但写信驳斥这种观点,而且以更加刻苦的劲头努力去证明病原体的分子结构,终于把自己的研究工作推上了诺贝尔奖的高峰。再次,科学工作者的成功,除了采用正确的方法、付出艰辛的劳动外,还要有一定的机遇。Prusiner独享了1997年的诺贝尔生理学医学奖,并且在较短的时间内看到了结果,的确与恰巧碰到英国及欧洲流行疯牛病的机遇有关。但是,正如伟大的微生物学家Louis Pasteur所说:“机遇只偏爱那些有准备的头脑。”Prusiner自1979年起,在不到20年的时间里发表了有关朊蛋白方面的论文240余篇,可以想象他为此付出的辛勤劳动。如果没有他多年来锲而不舍的追求,自然就不会有今日的成功和荣誉。