揭生物鐘奧祕 美三遺傳學家獲諾貝爾醫學獎

諾貝爾基金會9月25日宣布,調高得獎者獎金至900萬瑞典克朗(約875萬港元),較去年增加100萬克朗(約97萬港元)。2017年諾貝爾獎「揭曉周」自10月2日起揭開序幕。率先公布的生理學或醫學獎,由72歲霍爾(Jeffrey C. Hall)、73歲羅斯巴什(Michael Rosbash)及68歲邁克爾・揚(Michael W. Young)三位美國生物學家共同獲得。他們經過研究果蠅發現植物、動物和人類幾乎類似的生物調節,晝夜節律分子機制,促進對人類遺傳病學的研究。三名學者將一同瓜分約875萬港元的獎金。他們三人已在2013年以同一研究成果,獲頒邵逸夫生命科學與醫學獎。


2017年諾貝爾獎「揭曉周」自10月2日起揭開序幕。率先公布的生理學或醫學獎,由72歲霍爾(Jeffrey C. Hall)、73歲羅斯巴什(Michael Rosbash)及68歲邁克爾・揚(Michael W. Young)三位美國生物學家共同獲得。他們經過研究果蠅發現植物、動物和人類幾乎類似的生物調節,晝夜節律分子機制,促進對人類遺傳病學的研究。三名學者將一同瓜分約875萬港元的獎金。他們三人已在2013年以同一研究成果,獲頒邵逸夫生命科學與醫學獎。

地球上幾乎所有生物都有一定的晝夜節律,有植物會在日間向太陽打開葉面,人類長途旅行亦經歷時差,但我們對生理時鐘的運作仍然所知甚少。
人們很早就發現生物節律特徵可以遺傳,隨著分子生物學發展,科學界逐漸提出「生物生理時鐘基因」的設想。1970年代,美國加州理工學院(California Institute of Technology)的西摩.班澤(Seymour Benzer)與羅納德.科諾普卡(Ronald Konopka)用果蠅做實驗,篩選相關的基因突變。

果蠅的破蛹羽化有特定節律,野生品種只在一天的特定時刻破蛹而出,周期是24小時。科諾普卡等人培養並篩選了周期更長或更短、甚至沒有周期的果蠅,發現它們在基因組的同一區域發生突變,藉此定位了生物生理時鐘基因,命名為「周期基因」(period gene)。但受限於當時的技術發展水準,人們無法弄清這個基因的代碼序列,因為複製果蠅的技術於1970年代晚期才出現。

本身是朋友的美國布蘭代斯大學榮休教授霍爾和生物學教授羅斯巴什,和洛克菲勒大學副校長邁克爾.楊持續研究晝夜節律特別穩定的果蠅,他們於1984年各自成功複製出「周期基因」(period gene)。

霍爾和羅斯巴什發現「周期基因」編碼的一種蛋白質會在夜間累積、白天降解,而蛋白質消化時間就跟日夜週期差不多;十年後,邁克爾.楊分析過七千多隻果蠅,發現另一「時鐘基因」。

諾貝爾委員會稱:「這個典範轉移的發現,更建立了生理時鐘的關鍵機制。」

三人其後合作發現兩個基因的蛋白產物聚合物,增加和減少之間抑制基因本身活動,從而得出由植物、動物以至人類之間,幾乎類似的生物晝夜節律,逐步解開生物適應地球轉動與大自然改變同步的秘密。

透過了解生理節律的分子機制,科學家得以繼續了解人類以及植物的生理節律,以及找出生物何以預測和適應環境改變(例如光線)。

當外在環境與內部生理時鐘長期失調,比如無規則的輪班工作,人類罹患疾病風險就會增加,包括癌症、神經退化性疾病、新陳代謝失調等。諾貝爾委員會也指出:「生理時鐘紊亂與睡眠障礙、躁鬱,以及認知功能、與神經系統疾病有所關聯。」也顯示適當睡眠的重要性。

時隔30多年後,霍爾、羅斯巴什、邁克爾・揚因為這項研究發現最終摘下諾貝爾獎。霍爾獲獎後接受採訪時表示,弄清這個機制有助於解決晝夜節律混亂導致的睡眠問題。

生理醫學獎自1901年至2016年,已頒發107次,僅39次由1人獲得,歷屆得主僅12名女性,最年輕得主為發現胰島素的班廷(Frederick G. Banting),當時才32歲;最年長得主為發現腫瘤誘發病毒的勞斯(Peyton Rous),獲獎時已高齡87歲。

去年諾貝爾生理醫學獎得主為日本東京工業大學榮譽教授大隅良典,因發現自體吞噬(autophagy)的機制而獲得此獎。

諾貝爾獎由醫學獎揭開序幕後,明天將頒發物理學獎,週三是化學獎,週四文學獎,週五和平獎,諾貝爾經濟學獎則會在9日揭曉。■

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