客观日本

【自噬开创的新世界】(一)60年研究历程,现状与未来

2021年12月06日 科学家访谈
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水岛 升
东京大学 研究生院医学系研究科 教授
2017年成为ERATO研究总负责人

自噬是细胞内部的净化系统,因东京工业大学特任教授大隅良典获得2016年诺贝尔生理学或医学奖而一夜知名。目前,有来自多个领域的研究人员参与自噬相关的研究,并发现体内的许多现象都与自噬有关。在本期特辑中,我们将回顾过去60年来自噬研究的历程以及最新的成果,并展望未来前景。

“这个领域的研究可以按照大隅教授发表成果的前后分为“前大隅”和“后大隅”两个时期,大隅教授发表的成果就是这么有分量”。东京大学研究生院医学系研究科的水岛升教授如此评价道。水岛教授本人也是因受到大隅博士的论文的启发而从医学领域转入自噬研究领域的一员。目前他正作为ERATO“水岛细胞内分解动态项目”的研究总负责人引领着该领域的研究。

自噬也称为“自体吞噬”,是包括酵母到人类在内的所有真核生物共同具备的机制之一。其作用是防止异常蛋白质积累;并且当细胞处于饥饿状态时,细胞通过自噬分解和再利用蛋白质,以保持体内环境稳定。1960年左右自噬现象被发现,但当时除了用电子显微镜观察之外并没有其他的研究手段,因此未能阐明其机制。

使自噬研究取得突破性进展的是2016年诺贝尔生理学或医学奖获得者大隅博士的研究成果。大隅博士专注于细胞器官之一的液泡,试图阐明酵母的分解功能。1992年,大隅博士宣布利用光学显微镜观察到了自噬现象,并于次年分离出了15种不会发生自噬的突变株。在此基础上,自噬所需的基因以及自噬的机制逐渐明确,相关研究取得了巨大的进展。

即使在“后大隅”时期,即研究取得了进展的现在,关于自噬现象仍然存在很多未解之谜。水岛教授表示:“虽然将其应用于医疗领域的研究备受期待,但即使是在细胞和动物实验中,确认自噬现象的发生都还是一件困难事情。今后的自噬研究不仅仅局限于生物学和医学领域,人工智能等领域的研究人员的参与也会越来越重要”。虽然自噬研究已经取得了重大进展,但仍存在很多尚未阐明的课题。本特辑将揭示自噬研究所处现状并展望未来前景。

自噬研究的历程
1963年 自噬的命名(德·迪夫)
1992年 首次在酵母中观察到自噬现象(大隅)
1993年 分离出无法自噬的酵母株(大隅)
1998年 开始在哺乳动物身上确定相关基因(吉森保、水岛)
2000年 发现自噬体的标志蛋白 “LC3”(吉森)
2004年 培育出无法自噬的小鼠,明确自噬在新生期小鼠的作用(水岛)
成功培育自噬现象可视化的小鼠(水岛)
2006年 发现自噬可以预防不良蛋白质在神经细胞中的积累(水岛、小松雅明)
2009年 发现可以抑制自噬的 “Rubicon”(吉森)
2007年 美国开展使用溶酶体抑制剂治疗癌症的临床试验
2016年 获得诺贝尔生理学或医学奖(大隅)
2019年 明确自噬体形成的主要过程的基础构造(野田展生)

日语原文

文:JSTnews 11月号
翻译编辑:JST客观日本编辑部

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