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mRNA共同发现者弗朗索瓦·格罗斯去世 60年后颠覆生物医学

第一财经 2022-02-21 13:12:21

作者:钱童心    责编:宁佳彦

这项发现在60年后被用于新冠疫苗的开发,并成为当今整个基因治疗领域最重要的颠覆性生物技术之一,这在当时是无法预见的。

法国科学院周日消息称,法国杰出的分子生物学奠基人之一、信使核糖核酸(mRNA)的共同发现者弗朗索瓦·格罗斯(François Gros)于2月18日去世,享年95岁。

格罗斯为分子生物学的诞生作出重要贡献,该学科的诞生彻底改变了生命科学。格罗斯见证并亲历了现代生物学的整个发展历程,他最重要的工作是与另一位法国分子遗传学家弗朗索瓦·雅各布(François Jacob)共同发现了mRNA分子的存在,对基因解密产生了深远影响。

这项发现在60年后被用于新冠疫苗的开发,并成为当今整个基因治疗领域最重要的颠覆性生物技术之一,这在当时是无法预见的。

提出mRNA假说

尽管与1965年的诺贝尔生理学或医学奖(发现体细胞的规律性活动)擦肩而过,但格罗斯仍然被视为分子生物学历史上最伟大的科学家之一。

他在二战后进入了法国巴斯德研究所,1976年至1981年被任命为巴斯德研究所所长,1979年进入法国科学院工作。1991年至2001年期间,格罗斯担任法国科学院常任秘书。1996年前,他还担任法兰西学院细胞生物化学主席。

格罗斯曾在他的科学回忆录《半个世纪的生物学》中写道:“我在学生时代,由于总是受到谴责,经常改名字。”作为一个不太用心的学生,他误入了图卢兹大学的理学院,而自己还以为在医学院的学生名单中。

在大学期间,格罗斯还曾对植物学充满热情。1946年,他在巴斯德研究所第一次进行抗生素研究。他在回忆录中称,当时几乎一切都需要自己动手。为了研究抗生素,他曾带着一个装满酸性物质的大罐子,乘坐公共汽车去巴黎的屠宰场取回牛肉、肝脏和牛胰腺。

格罗斯最初在法国的实验室跟着分子生物学家雅克·莫诺(Jacques Monod)做实验,他与雅各布、莫诺等科学家都在研究生物遗传信息(DNA)所涉及的机制,DNA携带了决定蛋白质结构的编码,并且能够在每个细胞中进行相同的身份复制。

当时一个问题吸引了几位法国科学家共同的关注,那就是基因表达的调控。他们在研究一种细菌时注意到,染色体携带的所有基因并不会同时表达,例如代谢糖所需的酶蛋白只有在糖存在于培养基中时才会合成。

他们得出结论,认为编码蛋白质的基因表达受调节蛋白的控制,其活性取决于糖的存在。他们对基因、DNA携带的信息如何通过一种叫做核糖体的粒子传递到蛋白质合成位点的方式特别感兴趣。

基于这一理论假说,科学家们认为这种传输必须通过一种核糖核酸(RNA)进行,并将其命名为“信使RNA”,即mRNA,这是DNA序列的副本。

证明mRNA的存在

格罗斯当时进行了一项实验,对证明了mRNA的存在起到决定性作用。当他在培养物中添加RNA合成抑制剂时,蛋白质合成立即停止。这表明一种RNA充当了蛋白质合成的中间体,也表明这种中间体一定是不稳定的,会被酶降解,否则蛋白质合成会持续一段时间而不是立即停止。

而要识别这种不稳定的物质是一项特别困难的任务。在莫诺的建议下,1960年格罗斯去美国深造。他曾这样描述自己在哈佛大学吉姆·沃森(Jim Watson)实验室里生活工作的日子:“吉姆的实验室在一座非常简朴的哈佛大学大楼里,两侧是两只青铜犀牛,有一些史诗般的经历!实验室里酷热难耐,设备几乎不存在,辐射计数器又大又陈旧,吱吱作响……我们的实验经常持续到深夜。”

1961年,格罗斯首次证明了mRNA分子的存在。但几乎同时,在大洋彼岸的法国,包括雅各布在内的三名研究人员也做出了同样的发现。1961年5月在同一期《自然》杂志上同时发表了两篇关于mRNA被正式发现的文章,格罗斯是其中一篇文章的第一作者,雅各布是另一篇文章的第二作者。

最终,1965年的诺贝尔生理学或医学奖授予了雅各布、莫诺和另一位法国生物学家安德烈·洛夫(André Lwoff),表彰他们对发现酶和病毒合成的基因调节所做的开创性工作。

错失诺奖的格罗斯仍全心投入科研。在上世纪90年代,全球基因组测序开启了一场疯狂竞赛,法国人是绘制人类基因遗传图谱的先驱,而格罗斯是重要的领导者。

2020年新冠疫情暴发,基于mRNA的技术因在新冠疫苗中取得历史性成功而备受生物医学界关注,并成为近两年来大量基因疗法中的关键技术。

尽管法国至今尚未开发出新冠mRNA疫苗,但法国总统马克龙去年曾在社交媒体中强调了法国人对于这种尖端生物技术的贡献。马克龙说道:“mRNA是法国的发现,它不是昨天刚刚被发现的,而是早在1961年就被发现的。”他特别提到了格罗斯、莫诺以及雅各布所做的研究。

正是基于格罗斯等科学家对mRNA的发现,匈牙利女科学家卡塔琳·卡里科(Katalin Kariko)与美国科学家德鲁·韦斯曼(Drew Weissman)一起,将mRNA技术用于治疗目的,并成为最先实现控制与mRNA转录相关免疫反应的人。两人关于mRNA的研究工作由于对新冠疫苗的开发至关重要,共同分享了2021年拉斯克奖临床医学研究奖。

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