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1983年,他们的学生大卫·罗素(David Russell)成功克隆出低密度脂蛋白受体的基因序列。罗素是美国科学院院士,目前仍在达拉斯西南医学中心从事研究工作。
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1985年,他们的学生托马斯·苏道夫(Thomas Sudhof)成功鉴定出低密度脂蛋白的基因组序列,并开始尝试理解这个蛋白本身是如何被调控的。苏道夫现任教于斯坦福大学,是美国科学院院士。他因为对神经元突触囊泡释放的研究获得2013年诺贝尔生理学或医学奖。
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1985—1989年,他们的学生海伦·霍布斯(Helen Hobbs)利用分子生物学和人类遗传学手段,证明约翰·戴斯普塔所患的家族性高胆固醇血症,正是因为体内低密度脂蛋白受体基因上存在着大量遗传突变。她的工作将困扰小约翰的疾病还原到了基因和分子水平。霍布斯目前仍在达拉斯任教,是美国科学院院士。
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1993—1994年,他们的学生王晓东发现了一种名为胆固醇调节元件结合蛋白(Sterol regulatory element-binding protein, SREBP)的蛋白质,这种分子能够调节低密度脂蛋白受体的合成。SREBP蛋白的发现进一步完善了胆固醇合成的刹车机制。王晓东已经回到中国,建立了著名的北京生命科学研究所。他同时是美国科学院院士和中国科学院外籍院士。
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时光匆匆而过。
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今天,我们仍然可以在达拉斯西南医学中心的实验楼里,找到两位科学家的联合实验室。实验室里杂乱无章的瓶瓶罐罐,实验室外走过的穿着白大褂的年轻人,似乎也和几十年前别无二致。
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而他们实验室外的长廊上,密密麻麻的线条勾勒着胆固醇合成和调节的复杂机制,像历史画卷一般展示着这群科学家向着人类知识前沿的不懈挑战。他们在时光的背影里留下一个又一个伟大的发现,使得现在的我们可以骄傲地宣称,胆固醇和围绕着它的几乎全部奥秘,已经被完整、详细地描绘了出来。
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是这样一群人,用自己的青春、智慧和坚持,把隐藏在我们身体里、由造物主在亿万年中精雕细琢而成的秘密呈现给我们,赚足我们的惊叹和崇拜。而这些秘密,也已经在每一天的生活中,帮助我们塑造更好的自己。
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吃货的生物学修养:脂肪、糖和代谢病的科学传奇 二|众里寻“他”:清扫血脂的攻防战
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1.真菌中诞生的降脂药
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1974年,整个科学界都在欢庆胆固醇合成调节机制的发现。科学家们用激动的心情追踪着、屏住呼吸等待着金帅和棕帅更进一步的研究突破。在科学家眼里,我们的身体如何调节胆固醇的合成,如何维持胆固醇水平的动态平衡,似乎已经是一个过去式的问题了。科学奥秘的主干已经被揭示,剩下的细节问题早晚也会被解决。科学家们已经可以把伟大的发现写进教科书,然后继续向着未知的科学问题前进了。
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与此同时,制药工业界也进入斗志昂扬的新时代。
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制药工业界对胆固醇和高血脂的兴趣毫不令人意外。早在20世纪50年代,当胆固醇和心血管疾病之间的关联被揭示之后,制药公司就已经纷纷开始进入这片临床医学的蓝海。遍布全球的上千万高血脂患者、已经出现在地平线上的全球化高血脂趋势、清晰的个人健康和公共卫生风险和随之而来的高支付意愿、几乎不存在的商业竞争……这样的战场是任何一个制药公司梦寐以求的。
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然而不得不说,在金帅和棕帅的开拓性工作之前,整个制药工业界和临床医学界的成绩是令人失望的。
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1955年,加拿大科学家鲁道夫·阿特丘尔(Rudolf Altschul)在实验中偶然发现维生素B3(又名烟碱酸,nicotinic acid)可以降低人体血液中的胆固醇。从此烟碱酸作为历史上第一个降脂药物在临床上被广泛使用。另外一种使用较为广泛的降脂药物发现于1957年——消胆胺(cholestyramine,国内又名“降脂一号”),通过促进肝脏将胆固醇转化为胆汁排出体外发挥作用。两种药物直到最近都还是不少高血脂患者主要的用药选择。然而不管是烟碱酸还是消胆胺,其降脂效果都远没有达到人们的期待。大家可能都还记得我们的故事里,疾病缠身的小约翰服用了斯通医生开出的烟碱酸和消胆胺之后,仍然需要依赖机器透析才暂时勉强维持了生命。
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基础科学研究的伟大意义,在胆固醇和高血脂的故事里体现得淋漓尽致。没有实验室里带有偶然性的灵光一现,很难出现万众欢呼的医学奇迹。
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20世纪50年代,胆固醇合成的整条路径已经被布洛赫博士清晰和细致地描绘出来。人们已经知道,我们的肝脏细胞中,超过30种蛋白质高效合作,通过一系列极其复杂和精巧的化学反应,建造出了身体最大的胆固醇制造工厂。我们也已经知道,“发动机”蛋白HMG辅酶A还原酶是这30多步化学反应中最关键的一环,它的活性控制着胆固醇合成速度的快慢。
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带着新的知识武器,制药公司又一次开始了寻找降脂药物的世纪战役。
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其中最值得回忆的一场战斗,开始于1968年的日本东京。我们的战斗英雄,是大器晚成的微生物发酵工程师,日本人远藤章。(图3-10)
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1957年,日本东北大学博士毕业的远藤章加入了久负盛名的日本第一三共制药公司(Daiichi Sankyo)。交给毛头工程师远藤的研究课题是非常典型的应用项目。在葡萄酒工业界,一个长期困扰大家的技术难题,是如何从过滤后的酒浆中去除残存的微小果胶颗粒,让葡萄酒保持完美的纯净口感。公司希望远藤能够在自然界寻找到一种天然存在的果胶酶,可以高效去除果胶、提高葡萄酒的纯净度。
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图3-10 远藤章。如今远藤已经年过八旬,血脂偏高的他在接受记者采访时坦承,自己早已开始服用自己研发的他汀类药物以降低血脂、预防心脏病
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