想象一下,这位科学家有一份待办事项清单:上面写着治愈癌症,以及更长远的目标,理解与衰老相关的疾病。伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth Blackburn)是一位 59 岁的塔斯马尼亚出生的科学家,她开创了生命科学中最热门的领域之一——端粒的研究。这些微小的 DNA 条带包裹着染色体的末端,她的研究有望为人类的许多痛苦带来强效疗法。
这位剑桥毕业的生物化学家在科学界获得了几乎所有主要奖项——拉斯克奖、格鲁伯奖和盖尔德纳奖——她最近还入选《时代》杂志 100 位最有影响力人物。端粒之所以引起她的注意,是因为它们在细胞分裂时对防止染色体末端磨损至关重要。通常,当细胞自我复制时,端粒会缩短,这可能解释了为什么细胞会衰老和死亡。在 20 世纪 80 年代中期,布莱克本和她的研究生卡罗尔·格莱德(Carol Greider)发现了端粒酶,她将其比作 Jekyll 博士和 Hyde 先生。有时端粒酶是好帮手,因为它有助于产生免疫细胞并阻止端粒缩短,但它也可以使细胞永生,从而促使它们发生恶变。由于这种酶的特性,它可能最终成为治疗癌症、心脏病和糖尿病,甚至可能延缓衰老的疗法基础。
尽管荣誉等身,布莱克本依然亲切随和,不失当年那个喜欢对着小动物唱歌的害羞科学宅女的痕迹。在她位于加州大学旧金山分校的舒适而略显杂乱的办公室里,她与 DISCOVER 分享了她是如何被微小的 DNA 片段所吸引的。
你在朗塞斯顿长大,那是塔斯马尼亚岛上的一座小城市。你是否感觉与世隔绝?
感觉非常偏远,但到墨尔本只需一个小时的飞行,而且我觉得外面的世界很大。
你的父母都是医生。这是否影响了你的职业选择?
我就是喜欢科学。我喜欢动物。没有人告诉我“要当医生”。但由于我的许多大家庭成员——阿姨、叔叔——都是医生,所以大家普遍认为我可能会成为一名医生。我从未想过作为一名女性,我会不从事科学研究。我相信这只是因为有我母亲这样一个还在职业生涯中的榜样。
1971 年,你离开澳大利亚,前往英国剑桥攻读博士学位。当时,分子生物学正经历着巨大的思想变革。这吸引了你投身这个领域吗?
我进入这个领域的方式非常直接。我决定想去剑桥,然后我接触到了弗雷德·桑格(Fred Sanger)。我非常认真,刚到那里时就问他是否应该开始阅读一些资料。但他却说:“不,我认为你可以直接开始做这些实验。”于是我一头扎了进去。
桑格已经因其在胰岛素测序方面的工作而获得了诺贝尔奖。在桑格的实验室工作是否让你感到畏惧?
在剑桥,有一种完全不让人感到压力的文化,学生之间没有阶级之分。我记得我向负责实验室用品储存室的人称呼他为“桑格医生”。他说:“谁?我们都叫他弗雷德。”桑格正处于设计 DNA 测序方法(为此他第二次获得(pdf)诺贝尔奖)的关头。但他已经成功的是,通过与他用于胰岛素测序相同的基本原理,对 RNA 进行测序。他拥有一些零碎的拼图碎片,基本上,他将这些碎片拼凑在一起。这让我觉得非常有趣。
约翰·塞达特(John Sedat),另一位研究生,后来成为了我的丈夫,他研究过具有单链 DNA 的噬菌体(感染细菌的病毒)。约翰建议弗雷德使用噬菌体作为学习 DNA 测序的“训练轮”。它只有一条链。还能有多简单?所以弗雷德和实验室里的许多人,包括我,都在尝试用不同的方法来测序它。
弗雷德实际上发明了 DNA 测序的方法。但我们都在尝试不同的方法,而我学到的方法恰好适用于端粒。
1975 年,你开始在耶鲁大学做博士后研究,研究端粒。你曾说过,“端粒就是把我抓住了,并一直指引我前进。”是什么让你如此着迷?
从分子层面研究生物体是极具吸引力的,因为它从成为一位自然主义者(这是 19 世纪的科学研究方式)转变为非常专注并深入到这些分子的核心。
我们知道它们携带遗传物质,并且染色体的末端受到特殊的保护。但那意味着什么呢?你根本不知道。就像你在 40 万英里外看地球一样。你能看到地球上的一个点,但你不知道如果靠近它,它竟然是一只猫。
我发现了端粒 DNA 的组成,以及它是一种特殊的 DNA。它看起来与任何人见过的都不同,因为它具有独特的结构,对它的分析使我们看到了新的东西。从分子学上讲,这是未知的领域。吸引我的是弄清楚它意义的兴奋感。
是什么引导你发现了端粒酶?
1983 年,荷兰的科学家们观察到端粒 DNA 片段会越来越长。所以我怀疑肯定存在一种酶。1983 年,我在加州大学伯克利分校获得终身教职后,变得大胆起来,开始考虑进入一个全新的研究时代,于是开始了对这种酶活性的探索。
实验证实了一种酶的存在,我们称之为端粒酶,它实际上在细胞内发挥着重要作用。我们跟踪了这种酶随时间的变化,并看到它在正确的时间上升和下降,模式是正确的,所以我们知道这种酶影响着端粒的产生。
你对端粒及其对人类健康的影响得出了哪些结论?
就人类健康而言,2001 年有一项研究,关注了患有进行性骨髓衰竭的患者。研究人员追踪了该基因,发现它是突变的端粒酶 RNA 基因成分,患者的端粒酶含量约为正常的一半,这意味着他们的端粒过早缩短。
尽管骨髓衰竭是一种非常罕见的疾病,但这项研究表明,如果你有一种这种必需的端粒酶成分的基因缺陷,你就永远活不到老年(患者在二十多岁和三十多岁时死亡)。这是一篇非常令人兴奋的文章,因为它证实了多年来一直存在的各种暗示。
你还发现端粒酶与压力之间存在关联。
最近,我们进行了一项合作研究,我们观察了患有慢性疾病孩子的母亲的白细胞端粒酶水平。我们认为慢性压力与端粒酶水平较低之间存在因果关系。一个人承受这种压力的年数与端粒酶水平较低有关。
端粒酶与衰老之间是否存在关联?
端粒酶似乎加速了某些与衰老相关的疾病,包括主要的疾病——癌症、心脏病和糖尿病。如果你认为衰老的一部分就是容易患上这些常见的与年龄相关的疾病,那么端粒酶-端粒长度的维持和端粒的保护就越来越与衰老的这个方面紧密联系。
但衰老有多个方面。欧洲进行了一项非常出色的家系研究,研究了 5000 名皇室和贵族家庭女儿的数据。她们活得很长。
研究人员发现,当父亲活到大约 75 岁,或者母亲活到 85 岁时,女儿的寿命与此关系不大。然而,如果父母的寿命超过这些年限,那么父母的寿命与女儿的寿命之间就存在非常密切的关系。换句话说,基因决定了长寿。如果你能躲过杀死大多数人的因素——我称之为“子弹横飞”——那么你的基因就能给你带来一些好处。
我刚参加了一个衰老会议,和研究百岁老人的人交流。他们的家庭都有长寿的亲戚或父母。其他方面没有什么共同点。有些人抽烟,有些人吃得多,有些人肥胖。我的意思是,看看让·卡尔门(Jean Calment)(活到 122 岁)——她不是像烟囱一样抽烟吗?那些拥有极高寿命的人得以活到那个年龄,是因为他们没有死于重大疾病。是什么样的基因帮助他们避免了这些疾病?
但是,端粒的维持与大多数人死亡的原因——癌症、心脏病、糖尿病——有关。所以在这方面,它们与衰老和随着年龄增长的健康状况有关。
但媒体的炒作是,端粒酶 somehow 可以通过绕过细胞复制的限制和阻止衰老过程来延长我们的寿命。
在正常范围内,端粒酶越多,患与衰老相关的疾病的风险就越小。但是让细胞永生并不能使人类永生。衰老之类的东西一直是骗术的沃土。我不擅长猜测,我对炒作过敏。那些看似宏伟实则错误的、夸大的科学概念让我反感。
端粒酶与癌症的关系如何?
十年前,科学家们认为阻断端粒酶的活性可能可以治愈癌症。过去,我们知道如果端粒酶出现问题,细胞最终会衰竭。所以,如果癌细胞明显拥有大量的端粒酶,那么你就可以关掉它,对吧?这是一种简单的方法,但生物学远比这有趣。
我们使用了像艾滋病药物 AZT 这样的化学物质,它们会干扰逆转录酶(如端粒酶)的活性。它确实会缩短端粒。但虽然使用 AZT 缩短了端粒,但它并没有杀死癌细胞。我们发现,细胞一直在调整。如果端粒缩短,细胞就会变得越来越有利于端粒酶。
有人建议我们开始研究乳腺癌;这是一种非常复杂的癌症。我认为如果你能杀死癌细胞——不仅仅是让它们衰竭,而是杀死它们——可能有效。所以我们采取了这种“柔道”策略,将端粒酶的力量反过来对付癌细胞,让它们自杀。另一件奇怪的事情是,当我们削弱端粒酶水平时,细胞并没有耗尽端粒。但发生的是——这完全出乎意料——细胞的癌变性、恶性程度和转移性都降低了。
为什么会是惊喜?
因为当我们(卡罗尔·格莱德)在 1985 年首次发现这种酶时,我们认为它只是一个普通的砌砖工,默默地将核苷酸堆砌起来,构建起端粒这个小墙。但现在我们发现,如果你改变端粒酶的水平,你就会改变细胞的程序。现在端粒酶穿上外套系上领带,成了一名管理者。
这项研究最终会有助于癌症的治疗吗?
我们希望如此。我们正在使用动物模型,将人类癌症植入其中,然后试图攻击端粒酶。在一项已发表的研究中,我们将黑色素瘤细胞植入小鼠体内,我们用小鼠黑色素瘤细胞发表了研究,但我们又用人类细胞重复了这项实验。我们使用了脂质体——它们几乎就像血液中的微小肥皂泡——来递送一种可以抑制端粒酶 RNA 的基因。然后我们观察了这些细胞,发现它们仅仅通过抑制端粒酶就变得侵袭性降低了。仅仅降低端粒酶的水平,甚至没有完全杀死它,就足以使这些细胞的转移性降低。这非常好,因为转移是癌症致死的根本原因,而不是原发肿瘤。如果你能找到任何能减轻转移的东西,那都是好的。
所以我非常有希望。如果我们能及时有效地应用这项技术,那将是值得的。
你怎么看待那些切断肿瘤血液供应的新型癌症药物?它们现在真的能挽救生命。
能有五个月的缓解期。我知道这很棒,它争取了一些时间,我不应该如此愤世嫉俗。但问题还没有解决,因为癌症非常聪明。你知道癌细胞会做什么吗?它们会去寻找新的血管。
你最终研究端粒是运气使然吗?
运气和偶然性起到了巨大的作用。但现在我年纪够大了,可以这么说,我确实有智慧抓住机会,当我看清楚某些事情时就着手去做了。而且我付出了艰辛的努力——非常、非常努力。我现在依然如此,但我试图让自己不要那么忙乱。运气是其中一部分,但我本可以错过所有这些机会。
有时你也会遇到死胡同。
嗯,这取决于你的目标。如果你的目标非常明确,并且你正在开发某种特定的产品,那么当然,你会面临这些结果。想想芬芬(fen-phen)(一种后来被发现会导致心脏瓣膜缺陷的减肥药组合)。你会认为那是个好主意,可以解决肥胖问题。那不是很棒吗?这是一个很好的例子,因为它当时看起来是个好主意。人们瘦了,但后来他们出现了这些心脏问题。
在学术研究中的巨大幸运之处在于,你可以从你获得的结果中学习。如果像我一样进行一次自由漫游的探索,就不会有死胡同,因为总有新的东西可以研究。我没有死胡同。这难道不棒吗?















