卡萝尔•格雷德


伊丽莎白•布莱克本


 杰克•绍斯塔克

　　瑞典卡罗林斯卡医学院5日宣布，将2009年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白•布莱克本、卡萝尔•格雷德和杰克•绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。

　　卡罗林斯卡医学院发布的新闻公报说，这三位科学家的发现“解决了一个生物学的重要课题，即染色体在细胞分裂的过程中是怎样实现完全复制的，同时还能受到保护不至于发生降解。”该研究揭开了染色体的复制过程，对进一步了解人类衰老过程、癌症以及干细胞有重要意义。

　　近年来，端粒（telomer）、端粒酶（telomerase）同衰老、癌症的关系是生命科学研究的热点之一，研究中人们发现“衰老者的端粒缩短”，而且在约85%的肿瘤细胞中检测到了端粒酶活性。因此对端粒及端粒酶系统的研究，有助于阐明细胞衰老和恶变的机制，对抗衰老以及肿瘤的诊断、治疗都具有重要的理论和实际意义。

　　端粒是真核细胞内染色体末端的DNA重复片断，经常被比做鞋带两端防止磨损的塑料套，由富含G的核酸重复序列和许多蛋白质组成，包括Ku70、Ku80、依赖DNA的蛋白激酶和端粒重复序列结合因子2（TRF2）等。功能是完成染色体末端的复制，防止染色体免遭融合、重组和降解。染色体复制的上述特点决定了细胞分裂的次数是有限的，端粒的长度决定了细胞的寿命，故而被称为“生命的时钟”。

　　端粒酶（或端粒体酶）是一种能延长端粒末端的核糖蛋白酶，主要成分是RNA和蛋白质，其含有引物特异识别位点，能以自身RNA为模板，合成端粒DNA并加到染色体末端，使端粒延长，从而延长细胞的寿命甚至使其永生化。端粒酶的激活或抑制会导致细胞永生化或进入分裂终止期。

　　目前认为，细胞内端粒酶活性的缺失将导致端粒缩短，这种缩短使得端粒最终成为不能被细胞识别的末端。这并不是说端粒不存在了，而是说端粒短到了一个临界长度。端粒一旦短于此长度，就可能导致染色体双链的断裂，并激活细胞自身的检验系统，从而使细胞进入M1期死亡状态。随着端粒的进一步丢失，将会发生染色体重排，双着丝粒染色体和非整倍体染色体的形成，这将导致进一步的危机产生，即M2期死亡状态。如果细胞要维持其正常分裂，那么就必须阻止端粒的进一步丢失，并激活端粒酶，细胞进行正常染色体复制。对于那些无法激活端粒酶的细胞将只能面临衰老的结果。 端粒长度的缩短可以激发细胞老化，一种可能是染色体末端端粒DNA序列的丢失释放了端粒结合转录因子，该因子或者激活了衰老诱导基因，或者灭活了细胞周期进行所必需的某些基因。另一种可能是端粒长度缩短诱导了DNA损伤反应，导致细胞周期受阻。沉默基因机制认为:染色体末端端粒长度缩短破坏了端粒周围染色质结构的完整性，导致这一区域的基因表达而诱导细胞衰老  。可见，端粒结构不仅仅是在于维持染色体长度所必需的，而且端粒的变化可引起生命状态的变化。

　　根据目前的假说可以看出，衰老可能是由端粒的缩短导致，这似乎可以通过激活端粒酶来阻止。可是，一旦重新获得有活性的端粒酶，这些细胞又将成为永生化细胞，继而衍变为癌症。为了避免衰老而导致癌症，这显然不是人们激活端粒酶的初衷，那么如何能恰当、正确的发挥端粒酶在解决衰老与癌症中的作用呢?这不由得为生命研究领域提出了一个极具挑战性的课题。
获得诺贝尔生理学或医学奖的三位美国科学家，凭藉「发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的」这一成果，揭开了人类衰老和罹患癌症等严重疾病的奥秘。

　　染色体携有遗传信息，而端粒是染色体末端的DNA「保护帽」，作用是保持染色体的完整性，端粒酶在端粒受损时能够恢复其长度。不过，细胞分裂一次，由於DNA复制的原因，端粒就缩短一点。一旦端粒消耗殆尽，染色体则易於突变而导致动脉硬化和某些癌症。

　　端粒酶的活性是癌细胞的一种标志，可以作为癌症治疗中的一个靶子。细胞发生癌变後，端粒酶的活动性会比正常时明显增高，使正常细胞转化成具有无限分裂能力的永生化恶性细胞。把这些端粒酶活跃的细胞摧毁，或有助治疗癌症。

　　端粒酶在正常人体组织中的活性被抑制，在肿瘤中被重新激活。因此，端粒酶可能参与恶性转化。端粒酶在保持端粒稳定、基因组完整、细胞长期的活性和潜在的继续增殖能力等方面有重要作用。

　　此外，了解端粒和端粒酶将使医学界对疾病的基理有更深层的理解，有助刺激新疗法的发展。　近年来陆续有研究发现，端粒和染色体等虽然与细胞老化有关，进而影响衰老，但并非唯一的因素，生命衰老是一个非常复杂的进程，它有许多不同的影响因素，端粒仅仅是其中之一。
“这三位美国科学家的发现是有关人类衰老、癌症和干细胞等研究的谜题拼图中重要的一片”，新闻公报说，“他们的发现使我们对细胞的理解增加了新的维度，清楚地显示了疾病的机理，并将促使我们开发出潜在的新疗法”。