今晚7点,赛先生将直播普利策奖得主悉达多·穆吉克新作《细胞传》新书分享会。欢迎预约观看。
仇子龙 | 撰文
穆克吉医生第一本传世巨著《癌症传》,让全球不止百万的读者见识到癌症作为众病之王的威力,也让读者跟着他动人的笔触,经历了一个个医生、科学家与癌症殊死搏斗,寻求解药的摄人心魄的故事。他的第二本大作《基因传》讲述了生物学中遗传物质的基本因子——基因的故事,讲述了人类社会曾经鲜为人知的优生学闹剧与悲剧。基因的故事都比较抽象,因为基因的化学成分DNA非常微小,别说一般人看不见摸不着,连实验室里的研究人员都得用特别手段才能让DNA现出原形。
在这第三本《细胞传》中,穆克吉医生选取了“细胞”这个绝妙的主题。细胞的故事,远至与人类社会纠缠数千年的传染病大流行,近到最新的科学发现与医药突破——干细胞与细胞基因疗法,精彩纷呈。相信每一个读者都会在这本《细胞传》中找到足以共鸣的章节。
我从三个方面,对全书做一个简单的导读。
说起细胞,至今记得近三十年前,在中科院开始研究生生涯时,在显微镜下看到自己培养的细胞时的震撼。如果非要为我的学术生涯说个起点,可能就是我第一眼看到细胞的时候。
其实不只是我个人的学术生涯,我认为整个生物学科学研究的起点,也就是几百年前,列文虎克和胡克首次发现细胞的时候。发现细胞的故事,书中有很多有趣的描写。总结来说,就是光学技术的突飞猛进,一群人拿着望远镜仰望星空,发现苍茫宇宙中好像没有上帝的影子,另一群人拿着显微镜对准生物体,发现生物体原来是一个一个单元组成的,这个单元就是细胞。
通常教科书上认为生物学的起点是林奈开创分类学,即将动物、植物等分门别类的科学。分类学固然重要,但是深入认识生物体的组成,才是研究的第一步,而细胞的发现,毫无疑问就是生物学研究的发端。
生物学家总结的第一个真正科学的知识,就是,生物体的基本元件是细胞。这个概念之于生物学,就好像原子的概念之于物理学,它们一样重要。如果人类即将毁灭,我们只能留一句话给未来地球上的智慧生命,那么对生物学而言,把这个概念留下来就可以了。
那么掌握了这个重要概念的生物学家有了那些重大发现呢?书中提到了两个。一个有关人类自身,人体最容易被看见的细胞,就是血液里的各种细胞。基于对血液细胞的观察和计算,哈维提出了可以解释人体血液循环奥秘的血液循环学说。
第二个重大发现就是19世纪对细菌的发现。细菌是单细胞生物,整个生物就是一个细胞。虽然科学家们在显微镜下常看到细菌,但经过长期观察和研究,才最终揭示细菌的滋生是导致人类感染的原因,这无疑是人类在感染性疾病病因研究领域取得的巨大胜利,也为之后发现抗生素,拯救了无数生命埋下了科学的伏笔。
20世纪以来,生物学的研究逐渐进入分子生物学时代,各种基因的研究逐渐成为生物学领域的研究主流。针对基因的分子生物学研究,通常会在细胞的场景中逐渐深化,例如研究主宰细胞命运的基因是什么。
知道了主宰细胞命运的基因是什么之后,自然就有科学家会问,细胞的命运是一成不变的吗?有没有可能被人为的基因操作改变?这些探究引发了20世纪细胞生物学领域最伟大的发现——干细胞。
所谓干细胞,就是具有多种命运潜能的细胞。一个成年人体内的绝大部分细胞,都像40~50岁成年人的人生,命运已定,因为快50岁的成年人大多有家有业,有老有小,责任重大,不太可能突然改变命运去尝试另外一种人生。而干细胞,则像十几岁的孩子,还有大把的人生等待着去挥霍,以后的命运也完全未知。
到了21世纪,干细胞领域研究成果中给我们造成最大震撼的,就是2012年的诺贝尔生理学或医学奖获奖者的成果——诱导多能干细胞(iPS)的建立。读者可以理解为,一位50岁的成年人,突然大彻大悟,一下子抛弃了稳定的工作,要去尝试另外一种人生,甚至想去尝试多种人生。这种将命运已定的细胞通过基因操作的方法,重新焕发生命潜能的“逆天”方法,为很多疾病的治疗提出了新的可能性。
《细胞传》扉页致敬了两位伟大的病人,他们为新型细胞基因治疗方法的诞生做出了巨大贡献。
在科学界,特别是细胞学家中,有一个被传颂无数次,至今仍让人热沸腾的故事。故事的主角,是扉页里致敬的其中一位病人——埃米莉·怀特黑德。2012年,埃米莉还是6岁的小女孩,罹患难治性白血病,化疗无效,眼看就要被病魔夺去生命。在这个时候,一种只在小白鼠中测试过的药物用在了埃米莉的身上,几个月后,埃米莉身上的血癌细胞被一扫而空,她恢复了健康。从2013年开始,埃米莉每一年都会举着一个写有“用药之后×年”的牌子拍照,这些照片出现在各大科学杂志上,鼓励着科学家们继续加油研究药物,造福千千万万个埃米莉。
救活了埃米莉的神奇疗法,叫作CAR-T细胞疗法,就是经过基因改造的埃米莉自己的免疫细胞。这种用活细胞治疗白血病的方法,叫作细胞治疗。由于细胞治疗里也需要基因的改造,甚至基因编辑,因此细胞治疗也被称作基因治疗的一种,合称为“细胞基因治疗”(Cell and Gene Therapy)。细胞基因治疗——CGT是21世纪生物医药领域最耀眼的明星。
细胞治疗为什么能够救活埃米莉?因为目前最强大的抗癌药物也不如人体自身的免疫细胞。癌细胞之所以能够在人体里横行无忌,是因为癌细胞经过漫长的演化,掌握了骗过人体免疫系统的本领。如果能够唤醒人体免疫系统,那么消灭癌细胞就不是梦想。这种癌症治疗思路最早产生于一百多年前,这种思路的第一个重大成果使相关学者获得了2018年的诺贝尔生理学或医学奖,诞生了抗癌的PD-1抗体药。第二个重大成果,就是通过基因改造,动员人体免疫细胞,杀灭白血病癌细胞的CAR-T细胞疗法。
免疫细胞是存在于人体血液里的许多种细胞的合称,也是科学家最初用显微镜能够观察到的一些细胞。在显微镜下被观察到几百年之后,这些免疫细胞终于在21纪又回到科学研究的中心舞台。
《细胞传》的扉页还致敬了穆克吉医生的病人威廉-凯,他患有镰状细胞贫血。镰状细胞贫血和地中海贫血一样,是由于基因的突变,血液携带氧气的能力严重下降,导致人体缺氧,损害各种身体机能,最严重则危及生命。以往的患者只能不停地接受输血,这会对肝脏造成很大负担。细胞基因治疗与基因编辑联手,给这两种严重疾病的患者带来了最新的基因编辑疗法,这也是人类开发的第一种基因编辑药物。通过对造血干细胞进行基因编辑,恢复血液携带氧气的能力,科学家设计的基因编辑药物,如点石成金的魔术一般,改变了千万年困扰人类的遗传疾病,逆转了基因决定的命运。
从几百年前至今,对细胞的研究历久弥新,在揭示生命奥秘的同时,逐渐走向改造细胞、治病救人的阶段。“细胞之歌”是对这本《细胞传》的英文名字的直译。我想,细胞之歌的歌者,有研究细胞的科学家、有在显微镜下观察患者病变细胞的医生,还有千千万万患有细胞疾病的患者。细胞之歌还会继续,希望科学家与医生携手,与无畏的病患一起谱写更多更动人的细胞之歌!
作者简介:
直播主题:探索生命的未来——《细胞传》新书分享会
直播时间:19:00-20:00
嘉宾:悉达多·穆克吉 普利策奖获得者,印度裔美国医生、科学家和作家,《细胞传》作者
李治中 笔名“菠萝”,癌症生物学博士、科普作家、深圳市拾玉儿童公益基金会秘书长
马向涛 研究员/副主任医师,《细胞传》译者,中国癌症基金会肿瘤人文协作组副组长
BOOK TIME
《细胞传》
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