2015年諾貝爾化學獎—— DNA修復與疾病防治

2020-11-27 中國生物技術信息網

 10月7日,諾貝爾化學獎評審委員會在瑞典皇家科學院宣布:將2015年諾貝爾化學獎授予瑞典科學家託馬斯·林達爾、美國科學家保羅·莫德裡克和擁有美國、土耳其雙重國籍的科學家阿齊茲·桑賈爾,表他們發現了細胞修復自身DNA的機制,為創新癌症治療手段提供了廣闊前景。

多學科聯合

今年的諾貝爾化學獎首先給予世人尤其是專業人員一個明確的信號,多學科的聯姻是科研成果造福於人類的一個重要基礎,化學獎授予生物和醫學的內容在諾貝爾獎歷史上已屢見不鮮。從1901年以來,諾貝爾獎委員會共將106個諾貝爾化學獎頒給168位科學家,其中有50次頒給了生物化學領域,幾近化學獎的一半。

化學獎涉及生物學和醫學的數量之多只是表面現象,實質問題是,化學、生物學和醫學將如何防治疾病,提高公眾的健康水平並且延年益壽。從三位科學家對DNA損傷修復機理的揭示可以得到一些回答。

DNA修復

林達爾的發現稱為鹼基切除修復,即細胞裡有一些蛋白質(尿嘧啶糖苷水解酶、糖苷酶等),專門尋找某些特定的DNA鹼基錯誤,然後把它從DNA的鏈上切掉,從而修復它。

莫德裡克的發現稱為DNA錯配修復,指的是,細胞會對DNA鏈進行標記,蛋白質可以憑藉這種標記來判斷哪條是舊有的、哪條是新加的,從而知道該去修復誰。

桑賈爾的發現稱為核苷酸切除修復,指的是細菌的DNA在致命的紫外線照射下之後,如果再用可見藍光照射,它們能死裡逃生,復甦過來。把細菌DNA從紫外線的損傷中解救出來的功臣是光解酶,所以這個過程被稱為核苷酸切除修復。

這三種發現都是DNA修復的機理,其中任何一種出現問題,都會導致疾病,如癌症的產生。鹼基切除修復如果有缺陷,會增加患肺癌的風險;DNA錯配修復如果出問題,會增加患遺傳性結腸癌的風險;核苷酸切除修復如果遭受先天性損傷,會讓人對紫外線極為敏感,並且在陽光下暴露後會發展為皮膚癌。

此外,DNA修復系統缺失還會導致神經退行性疾病,如老年痴呆等,以及衰老。

可防病治病

從DNA修復機理出發,可以給予人們防治疾病提供種種線索和方法。例如,吸菸和酗酒會改變和影響細胞中的DNA,從而影響DNA修復系統的蛋白質,然後削弱和抑制上述三種DNA修復系統以及其他DNA修復系統。所以,從生活方式上著手可以增強DNA修復系統,從而減少疾病的發生。例如,減少紫外線照射、少喝酒、不吸菸等。

另一方面,DNA修復系統和機理的發現也早就應用於疾病治療,如對乳腺癌和其他多種癌症的治療。在DNA修復系統和機理的指導下治療癌症的方式之一是,利用癌細胞已經受損或削弱的DNA修復系統,加速癌細胞死亡(凋亡),治癒癌症。

目前,根據DNA修復機理研發的藥物最為著名的是聚腺苷酸二磷酸核糖轉移酶(PARP)抑制劑,這既是當今癌症治療的一個新靶點,也是利用DNA修復原理形成的一種新化療方法(藥物)。PARP在鹼基切除修復的DNA單鏈缺口(SSBs)修復中具有關鍵作用,因此,抑制其活性能夠增強放療和DNA損傷類化療藥物的效果。

在DNA修復機理的啟示下,如今已有10種左右的PARP抑制劑在臨床使用或進行臨床試驗。未來,這方面的新藥還會層出不窮地產生。當然,從醫藥史的角度看,PARP抑制劑一類新藥可以稱為新型DNA藥物,是人類的第三次藥物革命。第一次是20世紀30年代至60年代,以阿司匹林、青黴素為代表;第二次是20世紀70年代到20世紀末,許多至今暢銷的藥物,如抗癌的化療藥物是在這一時期發明的;而第三次藥物革命的DNA藥物則已跨入精準醫療的門檻。 

相關焦點

  • 解讀2015諾貝爾化學獎:DNA修復的細胞機制研究
    據中國之聲《新聞縱橫》報導,瑞典皇家科學院北京時間昨天傍晚宣布,將2015年諾貝爾化學獎授予瑞典科學家託馬斯·林達爾、美國科學家保羅·莫德裡克和擁有美國、土耳其雙重國籍的科學家阿齊茲·桑賈爾,以表彰他們在基因修復機理研究方面所作的貢獻。  脫氧核糖核酸,俗稱的DNA。人類幾乎每個細胞裡都有DNA,它們編碼了人體全部的遺傳信息。
  • 解讀2015諾貝爾化學獎:沒有DNA修復機制,我們每天要突變百萬次
    . © Nobel Media AB 2015來源 諾貝爾獎官網編譯 丁家琦2015年諾貝爾化學獎花落瑞典科學家託馬斯·林達爾(Tomas Lindahl)、美國科學家保羅·莫德裡奇(Paul Modrich)和土耳其科學家阿齊茲·桑賈爾(Aziz Sancar),表彰他們在分子層面上解釋了細胞如何修復
  • 諾貝爾化學獎解析:你知道吸菸會影響DNA修復功能嗎?
    諾貝爾化學獎解析:你知道吸菸會影響DNA修復功能嗎?在進入生物學本科教科書數十年後,科學家對DNA修復機制的研究終獲諾貝爾獎。10月7日下午,瑞典皇家科學院宣布,將2015年諾貝爾化學獎授予瑞典生物學家託馬斯•林達爾(Tomas Lindahl)、美國生物學家保羅•莫德裡奇(Paul Modrich)以及出生在土耳其的生物學家阿齊茲•桑賈爾(Aziz Sancar)。
  • 諾貝爾化學獎近5年得主
    諾貝爾化學獎近5年得主 澎湃新聞 2020-10-07 17:08 來源:澎湃新聞
  • 2015年「諾貝爾化學獎」獲獎名單公布 三人獲獎
    人民網北京時間10月7日電 (記者 魏豔)北京時間今天下午17時45分,瑞典皇家科學院揭曉了今年「諾貝爾化學獎」獲獎名單,來自瑞典的託馬斯·林達爾(Tomas Lindahl)與美國的保羅·莫德裡(Paul Modrich),土耳其的阿齊茲·桑賈爾(Aziz Sancar)獲獎,以表彰他們對於DNA修復的機理研究。
  • 2015年諾貝爾生理學或醫學獎、物理學獎、化學獎揭曉
    中國藥學家屠呦呦等人獲諾貝爾生理學或醫學獎  瑞典卡羅琳醫學院10月5日在斯德哥爾摩宣布,將2015年諾貝爾生理學或醫學獎授予中國女藥學家屠呦呦,以及另外兩名科學家威廉·坎貝爾和大村智,表彰他們在寄生蟲疾病治療研究方面取得的成就。
  • 2020年諾貝爾化學獎花落「基因剪刀」
    作者:時代財經 石恩澤諾貝爾獎自然科學類中被譽為「理科綜合獎」的化學獎正式揭曉!10月7日,諾貝爾委員會官方網站公布,埃曼紐爾·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)和詹妮弗·杜德納(Jennifer A.Doudna)因「開發基因組編輯方法」而獲得2020年諾貝爾化學獎。這是史上第一次諾貝爾化學獎由兩位女性科學家獲得。
  • 百年諾貝爾化學獎:97歲獲獎最勵志,獨享才是常態!今晚,諾貝爾化學獎花落誰家?
    (資料圖片)1964年,英國生物化學家多蘿西·霍奇金:因促進蛋白質晶體學發展而單獨獲獎。(資料圖片)63個諾貝爾化學獎為一人獨享。63 2323個諾貝爾化學獎為兩位科學家分享。2525個諾貝爾化學獎為三位科學家分享。
  • 2020諾貝爾化學獎——兩位女得主性
    諾貝爾化學獎(瑞典語:Nobelpriset i kemi)是根據阿佛烈·諾貝爾的遺囑於1895年設立的五個諾貝爾獎之一,由瑞典皇家科學院從1901年開始負責頒發,以表彰「在化學領域作出最重要發現或發明的人」[1]。。
  • 諾貝爾化學獎頒給發現遺傳剪刀改變DNA技術的2位女科學家,事關人類...
    這是諾貝爾化學獎上百年歷史上首次在同一年頒發給兩名女性,這也使獲得諾貝爾化學獎的女性人數從5人增加到7人。兩位科學家將共同分享1000萬瑞典克朗獎金。 諾貝爾化學委員會的頒獎詞中指出,這兩位科學家發現了「基因技術中最強大的工具之一」——CRISPR / Cas9基因組編輯技術,這也被稱作「遺傳剪刀」,通過使用「遺傳剪刀」,研究人員可以非常高精度地改變動物、植物和微生物的DNA。
  • 21深度丨諾貝爾化學獎頒給發現遺傳剪刀改變DNA技術的兩位六零後女科學家
    這是諾貝爾化學獎上百年歷史上首次在同一年頒發給兩名女性,這也使獲得諾貝爾化學獎的女性人數從5人增加到7人。兩位科學家將共同分享1000萬瑞典克朗獎金。諾貝爾化學委員會的頒獎詞中指出,這兩位科學家發現了「基因技術中最強大的工具之一」——CRISPR / Cas9基因組編輯技術,這也被稱作「遺傳剪刀」,通過使用「遺傳剪刀」,研究人員可以非常高精度地改變動物、植物和微生物的DNA。
  • 諾貝爾化學獎頒獎詞:DNA修復機製取得重大突破
    2015年的諾貝爾化學獎頒給以下三位科學家:託馬斯·羅伯特·林達爾;保羅·莫德裡奇和阿齊茲·桑賈爾,因為他們研究出細胞在分子層面如何進行DNA修復和遺傳信息保護。分子系統修復受損DNA每天我們體內的DNA細胞都被紫外線、自由基以及其它致癌物質所破壞,但即使沒有這些外在的破壞源,DNA分子本身就是不穩定的。每天都有數以萬計的改變發生在細胞的基因組中。除此之外,DNA中的缺陷在細胞分裂的過程中也會伴隨著複製過程而增加,這些缺陷和損壞的過程不計其數,在人體內每時每刻都在進行。
  • 2015諾貝爾化學獎,您看懂了嗎?(圖)
    2015年諾貝爾化學獎被授予了瑞典科學家託馬斯·林達爾、美國科學家保羅·莫德裡克和擁有美國、土耳其國籍的科學家阿齊茲·桑賈爾,以表彰他們在基因修復機理研究方面所作的貢獻。  您看懂了嗎?基因修復。
  • 數據解讀:1901-2015年諾貝爾物理學獎
    201人1901-2015年諾貝爾物理學獎獲得者國籍統計從1901年到2015年,諾貝爾物理學獎一共頒發了201人次,但是有一位名為約翰·巴丁(John Bardeen)的人兩次獲獎,所以總獲獎人數是200人。其中47人是單獨獲獎,32人是與一位同仁共同獲獎,30人與另兩位合作者一起捧得殊榮。
  • CRISPR 斬獲諾貝爾化學獎!兩位女科學家獲獎
    歷年諾貝爾化學獎諾貝爾化學獎自 1901 年開始頒發,截至 2019 年,諾貝爾化學獎已經授予 184 位獲獎者。由於弗雷德裡克·桑格獲得過兩次諾貝爾化學獎,因此自 1901 年以來已有 183 人獲得諾貝爾化學獎。
  • 2018諾貝爾三大獎,都被生物學帶著節奏走
    但隨著科學的發展,需要不同的學科內容和技術相互滲透和相互幫助才能獲得明晰和重要的成果,因而諾貝爾自然科學獎的三個獎項逐漸交叉起來,最明顯的是生物學(生理學或醫學)與化學的相互滲透。生物學是最多地搶了化學地盤的學科,從1990年以來,就有16次諾貝爾化學獎頒給了生物學方面的成就。
  • 理綜獎名不虛傳!基因編輯為什麼能拿諾貝爾「化學」獎
    兩位女科學家——埃瑪紐埃勒·沙爾龐捷(Emmanuelle Marie Charpentier)和珍妮弗·道德納( Jennifer Doudna)成為了2020年諾貝爾化學獎的贏家。圖|CNN她們是諾貝爾化學史上第一對同時獲得諾獎的女性,也是諾貝爾化學獎史上第六位和第七位女性得主。
  • 兩位女科學家獲諾貝爾化學獎!她們讓治癒遺傳性疾病成為可能
    兩位科學家被《時代》周刊評為2015年全球最具影響力100人,並收穫了包括生命科學突破獎在內的多項生命科學大獎。CRISPR/Cas9 基因編輯系統是本世紀最為重要的生物發現之一。2015年,《科學》將它評為年度突破;助力這項技術誕生的科學家們也先後獲得了有「科學界奧斯卡」之稱的「突破獎」(Breakthrough Prize),在分子生物學界影響深遠的「格魯伯遺傳學獎」(Gruber Genetics Prize),以及表彰重大生物醫學突破的「沃倫·阿爾珀特獎」(Warren Alpert Prize)。
  • 英國經濟學家安格斯·迪頓獲2015年諾貝爾經濟學獎
    安格斯·迪頓 資料圖   據諾貝爾獎官網的最新消息,諾貝爾獎評選委員會於當地時間12日下午1時,在瑞典斯德哥爾摩的瑞典皇家科學院揭曉了2015年諾貝爾經濟學獎得主,英國經濟學家安格斯·迪頓榮獲該獎項。  據悉,安格斯·迪頓因研究消費、貧困和福利而獲得了2015年諾貝爾經濟學獎。迪頓認為政府無效是貧困主要原因。在2013年的一篇文章裡,迪頓稱國家能力的缺失——即無法提供富國人民習以為常的服務和保護--是貧困和落魄的主要原因之一。
  • 2015年諾貝爾化學獎:瑞典、美國三位科學家因DNA修復機制獲獎
    【財新網】(記者 孔令鈺)北京時間10月7日下午5點50分,2015年諾貝爾化學獎揭曉,瑞典科學家託馬斯·林道(Tomas Lindahl)和美國科學家保羅·莫德裡奇(Paul Modrich)、阿齊茲·桑卡(Aziz Sancar)獲獎。