「他們改變世界」諾獎得主Thomas C. Südhof:未來,神經和免疫學疾病、糖尿病或可攻克

「他们改变世界」诺奖得主Thomas C. Südhof:未来,神经和免疫学疾病、糖尿病或可攻克

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事業與家庭兼顧,嚴謹卻不失風趣,苦心孤詣20餘年,2013年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者托馬斯·克里斯蒂·聚德霍夫關於突觸前神經元的基礎研究,為攻克一系列神經和免疫學疾病、糖尿病再添濃墨重彩的一筆。

2018年8月10日-12日,托馬斯·克里斯蒂·聚德霍夫(Thomas Christian Südhof)將出席世界科技創新論壇,與參會人員分享他的智慧,共話未來大勢。

此次論壇活動共邀請了二十位諾獎得主,我們將持續以文字、視頻的方式採訪報道,敬請關注,更多信息參見文末。

托馬斯·聚德霍夫出生於德國哥廷根,年輕時曾學習過音樂,他將他的音樂老師Herbert Tauscher稱為對他“影響最大的老師”。或許是因為這段經歷,令他在之後略顯嚴肅的科研工作中也不失為一個有趣的人。在夫人陳路眼中,聚德霍夫是一個“童心未泯的大孩子”;在學生眼中,聚德霍夫是一個平易近人、愛運動、懂浪漫、會在結婚紀念日“定一些surprise trip”的“高富帥老闆”。

2013年,托馬斯·聚德霍夫成為了諾貝爾生理學或醫學獎得主之一,他的科研成果讓我們知道了神經細胞是如何進行信息傳遞的,進而為我們提供了攻克一系列神經和免疫學疾病、糖尿病等疾病的思路。

出身醫學世家

托馬斯·聚德霍夫的父母都是內科醫生,在聚德霍夫出生時,他的父親正在美國舊金山進行生物化學方面的學習。儘管他對許多科目都有濃厚的興趣,但受家庭影響,聚德霍夫最終選擇了從醫之路,他先後在亞琛工業大學、哈佛大學和哥廷根大學學習醫學,並在哥廷根的馬克思·普朗克生物物理化學研究所攻讀博士學位,也正是在哥廷根——魏瑪共和國時期的科學中心——聚德霍夫得到了非常好的訓練,並對科研越來越感興趣。

在哥廷根取得博士學位後,聚德霍夫於1983年遠赴美國,在德克薩斯大學西南醫學中心分子遺傳系的邁克爾·布朗和約瑟夫·戈德斯坦實驗室開始了他的博士後生涯。

這兩位博士後導師因在膽固醇代謝中的研究,特別是對心血管醫學中低密度膽固醇受體的研究,而享譽世界,他們還分享了1985年的諾貝爾生理學和醫學獎。聚德霍夫在接受博士後訓練期間,成功地克隆出了低密度脂蛋白受體的基因,這項研究同時教會了他分子生物學。

在聚德霍夫獲得諾獎的消息公佈後的第一時間,導師戈德斯坦公開稱讚得意門生,“湯姆(聚德霍夫)是生物醫學界的奇才,就像音樂界的伯恩斯坦,電腦界的喬布斯。”

這段博士後經歷令聚德霍夫明確了他的職業發展方向——放棄臨床職業,轉向基礎研究。當時分子生物學在神經科學研究中的應用還尚未起步,聚德霍夫敏銳地意識到了這個難得的機會,因此,當西南醫學中心在1986年提供給他一個助理教授的職位時,聚德霍夫決定投身於神經遞質分泌領域。

在一次接受採訪時,他說,“儘管成為一名職業醫生也許會讓我高興,但作為一名醫學學生,我曾和那些患有神經退行性疾病或急性精神疾病患者接觸,這些經歷在我腦中留下了不可磨滅的痕跡”。

通往諾獎之路

聚德霍夫留教德克薩斯大學西南醫學中心並獲得了獨立實驗室,一度在此工作20餘年;2008年,聚德霍夫轉往斯坦福大學。

在此期間,他持續挑戰著一個之前提出過但是被忽略的問題——突觸囊泡是如何進行胞吐的。

通俗一點解釋,人類身體中每一個細胞都像是個生產分子的工廠,比如血液細胞不斷生產胰島素,神經細胞不停地生產神經傳導素。這些分子需要被運送出細胞、送往不同的地方,包裝它們的東西被稱作“囊泡”。在細胞這個繁忙的“工廠”中,不計其數的囊泡通過將細胞本身產生或從外面進來的一些分子與物質包裹起來進行傳送,以滿足生命活動。

聚德霍夫想要研究的便是,囊泡中的神經遞質是如何精確釋放的?是什麼樣的機制使這種傳遞如此的迅速和精確?而這對幫助我們瞭解怎樣的基因突變會引起神經退化,如精神分裂、自閉症等起到了關鍵作用。

聚德霍夫實驗室用了20多年時間去尋找答案,最終,他發現了突觸前的囊泡釋放是由鈣離子所觸發的,進而解釋了囊泡轉運的時間精度是如何實現的,並闡釋了囊泡中貨物的釋放可以通過信號加以控制。

一家兩個學術天才

諾獎的喜訊傳來時,是當地時間的凌晨兩點半左右,聚德霍夫正在西班牙馬德里參加會議,家裡的電話已連響三次,美國斯坦福大學神經外科學副教授、聚德霍夫的夫人陳路猶豫再三終於下樓接聽,接聽前尚在思忖可能是誰打錯電話或是中國親友弄錯了時間。

據陳路描述,當時她稀裡糊塗地還沒完全清醒,就呆在那連說“我的天”。她隨後將聚德霍夫的手機告訴了通知者,認為聚德霍夫應該親耳聽到這個天大的好消息。

而聚德霍夫從前一天開始,便馬不停蹄地從舊金山經芝加哥飛西班牙馬德里,再租車開了4小時去開會,一路幾乎沒有睡覺,接到電話時,他同樣不敢相信自己的耳朵,直問對方“你講的是真的嗎?”並向陳路核實,“是不是接到了假電話,不會有人跟我開玩笑吧!”

陳路說,“我們一點也沒有預感湯姆(聚德霍夫)會得諾貝爾獎,兩週前他剛在紐約領了拉斯克獎,諾貝爾獎一生中可遇不可求。”

值得一提的是,站在聚德霍夫背後的陳路來自中國無錫,她同樣有著耀眼的學術記錄:1989年入中國科技大學生物系,1993年來美攻讀南加州大學博士,後在加州大學伯克利分校任教,2005年獲得麥克阿瑟天才獎,獎金50萬美元,可謂一家兩個學術天才。倆人約在2007年結合,育有一名4歲的女兒和3歲的兒子。

在陳路的眼中,聚德霍夫是一個“童心未泯的大孩子”,稱他“做事非常認真執著,待人非常真誠率直”:如果他對參加活動的話題感到很無聊,會對興致勃勃的來賓冒出一句,“你高興嗎?”;如果聽了學術報告感覺不對,他會直接給對方指出來,“我不相信你做的研究。”

在聚德霍夫的博士後眼中,老闆與老闆娘的生活其樂融融,指老闆是一個工作和生活兼顧得非常好的人,“孩子開家長會他都會去,也會每天送孩子上學。每年老闆娘過生日或者是結婚紀念日,他都會慶祝,定一些surprise trip,去去夏威夷什麼的,我們也會幫他準備一些給老闆娘的驚喜。你不能找到比他更好的模範丈夫啦!”

對臨床醫學的實際應用

聚德霍夫的發現之所以能夠獲得諾貝爾獎,其原因正在於他為囊泡轉運系統如何有條不紊地運行提供了思路。

而囊泡轉運系統的正常運作與否對很大一部分生理過程而言是至關重要的。如果在這麼多大大小小的運行過程中發生了一些有殘缺的囊泡運輸,那麼就會導致不同程度的疾病:神經紊亂、免疫系統紊亂甚至是糖尿病。如果沒有這個無比精準的運輸系統,細胞們會迅速陷入一片混亂之中。

比如糖尿病,就是囊泡運輸機制突然“短路”的體現。因囊泡運輸有障礙,胰島素生成之後無法正常傳遞到細胞外的血液中。胰島素是能促進全身組織對葡萄糖進行攝取和利用的激素,它能抑制糖原的分解和糖原異生,起到降低血糖的作用,如果它出不去,血糖必然就會升高。

又好比老年痴呆,其發病也與囊泡運輸障礙有關。細胞每天都會合成很多蛋白質,而在細胞內部也存在一個檢查、監控機制,如果生產的蛋白質不“合格”,那是要被“退貨”的。如被退回來的蛋白質無法及時以囊泡形式運走,就會堆積在神經細胞裡成為細胞的沉澱物,同時擠佔了細胞內細胞器原有的工作空間,讓它們無法幹活。這樣,神經細胞的功能發生紊亂,時間長了也就容易出現老年痴呆的症狀。

由此可見,聚德霍夫的發現為日後的醫學進展做出了重大貢獻,為修復囊泡運輸當中產生錯漏提供了可嘗試的方法,最終令囊泡運輸精確到準確的時間和位置。在此基礎上,對於一系列神經和免疫學疾病、糖尿病等,我們或許可以找到攻克這些疾病的思路。

今年3月,聚德霍夫受東莞賽爾生物科技邀請,出任賽爾集團首席科學家,並親自指導與賽爾公司組建具有世界一流水平的實驗室。

他曾表示,“非常欣賞賽爾生物的科研團隊,希望藉此深度合作,將他的研究成果應到臨床上,更好地造福全人類。”

「他们改变世界」诺奖得主Thomas C. Südhof:未来,神经和免疫学疾病、糖尿病或可攻克

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此次論壇,將有20位諾獎得主到場,我們希望以思想的共鳴引領變革方向,為企業家和科學家搭建一座完美的橋樑,進一步促進“產學研用”的結合,打造全新的創新生態,助力中國的創新發展。

屆時,“世界科技創新論壇”將持續跟蹤報道,敬請關注。

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