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2015年诺贝尔化学奖—— DNA修复与疾病防治

时间:2015-10-21 21:43来源:新民晚报   作者:未知 阅读:

 10月7日,诺贝尔化学奖评审委员会在瑞典皇家科学院宣布:将2015年诺贝尔化学奖授予瑞典科学家托马斯·林达尔、美国科学家保罗·莫德里克和拥有美国、土耳其双重国籍的科学家阿齐兹·桑贾尔,表他们发现了细胞修复自身DNA的机制,为创新癌症治疗手段提供了广阔前景。

多学科联合

今年的诺贝尔化学奖首先给予世人尤其是专业人员一个明确的信号,多学科的联姻是科研成果造福于人类的一个重要基础,化学奖授予生物和医学的内容在诺贝尔奖历史上已屡见不鲜。从1901年以来,诺贝尔奖委员会共将106个诺贝尔化学奖颁给168位科学家,其中有50次颁给了生物化学领域,几近化学奖的一半。

化学奖涉及生物学和医学的数量之多只是表面现象,实质问题是,化学、生物学和医学将如何防治疾病,提高公众的健康水平并且延年益寿。从三位科学家对DNA损伤修复机理的揭示可以得到一些回答。

DNA修复

林达尔的发现称为碱基切除修复,即细胞里有一些蛋白质(尿嘧啶糖苷水解酶、糖苷酶等),专门寻找某些特定的DNA碱基错误,然后把它从DNA的链上切掉,从而修复它。

莫德里克的发现称为DNA错配修复,指的是,细胞会对DNA链进行标记,蛋白质可以凭借这种标记来判断哪条是旧有的、哪条是新加的,从而知道该去修复谁。

桑贾尔的发现称为核苷酸切除修复,指的是细菌的DNA在致命的紫外线照射下之后,如果再用可见蓝光照射,它们能死里逃生,复苏过来。把细菌DNA从紫外线的损伤中解救出来的功臣是光解酶,所以这个过程被称为核苷酸切除修复。

这三种发现都是DNA修复的机理,其中任何一种出现问题,都会导致疾病,如癌症的产生。碱基切除修复如果有缺陷,会增加患肺癌的风险;DNA错配修复如果出问题,会增加患遗传性结肠癌的风险;核苷酸切除修复如果遭受先天性损伤,会让人对紫外线极为敏感,并且在阳光下暴露后会发展为皮肤癌。

此外,DNA修复系统缺失还会导致神经退行性疾病,如老年痴呆等,以及衰老。

可防病治病

从DNA修复机理出发,可以给予人们防治疾病提供种种线索和方法。例如,吸烟和酗酒会改变和影响细胞中的DNA,从而影响DNA修复系统的蛋白质,然后削弱和抑制上述三种DNA修复系统以及其他DNA修复系统。所以,从生活方式上着手可以增强DNA修复系统,从而减少疾病的发生。例如,减少紫外线照射、少喝酒、不吸烟等。

另一方面,DNA修复系统和机理的发现也早就应用于疾病治疗,如对乳腺癌和其他多种癌症的治疗。在DNA修复系统和机理的指导下治疗癌症的方式之一是,利用癌细胞已经受损或削弱的DNA修复系统,加速癌细胞死亡(凋亡),治愈癌症。

目前,根据DNA修复机理研发的药物最为著名的是聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶(PARP)抑制剂,这既是当今癌症治疗的一个新靶点,也是利用DNA修复原理形成的一种新化疗方法(药物)。PARP在碱基切除修复的DNA单链缺口(SSBs)修复中具有关键作用,因此,抑制其活性能够增强放疗和DNA损伤类化疗药物的效果。

在DNA修复机理的启示下,如今已有10种左右的PARP抑制剂在临床使用或进行临床试验。未来,这方面的新药还会层出不穷地产生。当然,从医药史的角度看,PARP抑制剂一类新药可以称为新型DNA药物,是人类的第三次药物革命。第一次是20世纪30年代至60年代,以阿司匹林、青霉素为代表;第二次是20世纪70年代到20世纪末,许多至今畅销的药物,如抗癌的化疗药物是在这一时期发明的;而第三次药物革命的DNA药物则已跨入精准医疗的门槛。 

(责任编辑:泉水)
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