据文汇报 2025世界顶尖科学家协会奖“生命科学或医学奖”10日在沪揭晓,由美国康奈尔大学分子生物学与遗传学系名誉教授斯科特·埃默尔和美国犹他大学生物化学系特聘教授韦斯·桑德奎斯特共同获得,两人将共享1000万元奖金。
通俗解释两位科学家的获奖理由,在过去几十年,他们跟随各自的好奇心,完成了一段互补的科学研究,从不同环节破解了艾滋病(HIV)防治的关键难点——他们的研究为长效艾滋病预防药物的诞生,作出了关键贡献。
今年6月,桑德奎斯特实验室开发的世界唯一一款每剂可提供6个月保护的HIV预防药物来那卡帕韦获得美国食品药品监管局(FDA)批准,他也由此登上《时代》杂志“全球100位最具影响力人物”榜单。而为这款药物开发弄清病毒逃逸机制的基础研究,则是埃默尔多年专注的“细胞垃圾站”研究。
几十年探索,发现细胞“垃圾清理系统”
“埃默尔是位非常专注的学者,一辈子专注于弄清一个问题。”同济大学医学院教授施裕丰曾是埃默尔的博士后,他告诉记者,早在博士研究生阶段,埃默尔就慧眼独具地注意到细胞清除蛋白质“垃圾”这个领域。几十年如一日潜心探索,他弄清了与之相关的几十个蛋白的功能。
早在上世纪90年代,科学家就已经知道HIV会钻进人体细胞,用细胞的物质和能量复制自己,却搞不清它在大量复制后,是怎么从细胞里逃出去,进而继续感染其他细胞的。
“2001年,埃默尔发现了第一个蛋白质复合体ESCRT。”施裕丰解释,它们就像细胞里的“垃圾车”,专门负责把细胞里损坏、废弃的蛋白质“垃圾”打包,送到“垃圾站”溶酶体中,将其降解成氨基酸,实现回收利用。而细胞膜中的脂质就像运输标签,ESCRT复合物可读取该标签,将分子发送到精确的目的地。
ESCRT通过包装和分类分子、去除废物,以及调节细胞分裂、神经元重塑和免疫反应等重要功能,在保持细胞健康方面发挥着至关重要的作用。ESCRT功能出现问题,可导致不受控制的细胞生长和肿瘤形成,从而引发癌症、神经退行性变和帕金森病。此外,包括HIV在内的许多病毒会劫持ESCRT机制,以离开受感染的宿主细胞。
研发HIV长效药,入选《科学》年度突破
桑德奎斯特的早期研究重点是确定HIV如何在宿主细胞中组装的。在这一过程中,他发现HIV复制需要ESCRT复合物。而且,HIV还会劫持一些ESCRT“垃圾车”,使之成为它们从细胞“越狱”的工具——将自己的病毒成分包裹在膜内,从而逃离细胞并传播感染。
这些发现摸清了HIV生命周期中的关键一步——如果能干预ESCRT工作,病毒就会被困在细胞里,无法继续感染作恶。这不仅为后续研究提供了新思路,还间接给出提示:抵抗HIV,不仅可以靠阻断它“进门”,还能靠不让它“出门”。
同时,桑德奎斯特对艾滋病毒组装的研究,为新型长效艾滋病预防药物的研发奠定了基础。基于这个发现,桑德奎斯特与生物制药公司吉利德合作,研发出来那卡帕韦。
正是因为两位科学家摸清了HIV病毒复制、逃逸的规律,才能研发出效力持久的药物对其进行“精准打击”——经过缓释设计的来那卡帕韦,一次注射可维持6个月的保护力,这是FDA批准的第一个一年仅需两次给药的HIV预防药物。在涉及数万人的多项临床试验中,来那卡帕韦在预防HIV上显示出近乎100%的功效。为此,《科学》杂志将来那卡帕韦评为2024年度“十大科学突破”。
2024年,美国哥伦比亚大学宣布将2024年路易莎·格罗斯·霍维茨奖,授予埃默尔和桑德奎斯特。该奖项有生命科学与医学领域“诺奖风向标”之称,此前113名霍维茨奖得主中,有51人后来获得了诺贝尔奖。
“科学接力”始于好奇心,成于持之以恒
虽然两位科学家从未曾合作,但他们不仅完成了防治HIV的“科学接力”,连科研初心也颇为相似。
埃默尔投身细胞“蛋白垃圾箱”研究的年代,细胞生长与凋亡领域研究正当红。“当大家都在关心细胞的‘生死’问题,他却认为细胞的‘健康’问题更重要。”施裕丰说,埃默尔的实验室最早发现了细胞自噬现象,但他始终心无旁骛地专注于完成细胞“垃圾清运系统”的拼图。
“他不会为了发一篇顶刊论文,而去盯着学生做实验。”埃默尔的儒雅、平和,给施裕丰留下了深刻印象,“他的大多数重要成果,只是发在自己领域的那三五本专业期刊上,很少发表在《自然》《科学》《细胞》这样的顶刊”。
在研发来那卡帕韦之前,桑德奎斯特的实验室开展了几十年基于好奇心的基础研究,并没有以发现新疗法为目标。相反,他们只是试图了解HIV病毒颗粒是如何组装在一起的,直到他们发现病毒的衣壳十分“易碎”,这才以此为主要靶点开始药物研发。
埃默尔和桑德奎斯特的成就证明,基础研究在形成拯救生命的新疗法中具有关键而巨大的作用。“首先,我们要试图了解自然世界。”桑德奎斯特说,“这具有巨大的内在价值,因为它可能是新医学方法的原料。”■许琦敏