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新冠肺炎疫情期間，“抗原”和“抗體”一度成為人們關(guān)注的熱點。有無抗原、抗體，是檢測是否患新冠肺炎的標準之一；在沒有疫苗和特效藥的前提下，提取康復(fù)患者血漿，利用血清中的大量抗體，對抗病毒，也已成為一種治療方式。在人類健康史上，從疫苗的早期探索到臨床治療，基于抗體的基礎(chǔ)研究和治療已經(jīng)顯示出巨大作用。

但在20世紀70年代以前，抗原和抗體的原理一直被視為醫(yī)學界最大的“謎團”，直到1987年，日本科學家利根川進解開了這個醫(yī)學界難題，他因發(fā)現(xiàn)抗體多樣性的遺傳學原理而獲得1987年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。

化學之路

1939年9月6日，利根川進出生于日本名古屋市，高中階段他就對化學產(chǎn)生了濃厚興趣。1963年，從京都大學（University of Kyoto）理學部化學科畢業(yè)的他，進入京都大學病毒研究所，跟隨渡邊格從事分子生物學的研究。

利根川進（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

在他求學時，機緣巧合下閱讀了由法國科學家莫諾（J·L·Monod）與雅可布（F·Jacob）發(fā)表的“蛋白質(zhì)合成中的遺傳調(diào)節(jié)機制”一文中提出的學說——“操縱子學說”，因而對分子生物學產(chǎn)生了濃厚興趣。

渡邊格在當時是日本少數(shù)自美國歸國，經(jīng)過完整分子生物學訓練的科學家。渡邊格認為，想要學好分子生物，目前日本的環(huán)境還不夠成熟，建議他去美國深造。同年，利根川進前往加州大學圣迭戈分校（University of California, San Diego）攻讀分子生物學研究生。

1968年，利根川進獲得博士學位。次年4月，利根川進進入索爾克研究所的杜爾貝科（Renato Dulbecco,1975年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獲得者）實驗室進行研究，在數(shù)年的科研中，一方面對他研究的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)有了深入的認識，另一方面也掌握了大量的分子生物學技術(shù)。

1971年，利根川進成為瑞士巴塞爾市免疫學研究所（Institute of Immunology in Basel）的分子生物學家，時任所長的是著名免疫學家杰尼（Niels Kaj Jerne,1984年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獲得者）。

在免疫學研究所，利根川進一待就是十年，并取得了劃時代的成就，促成了后來諾貝爾獎的獲得。

起源之爭

初入免疫學研究所時，免疫學家們正在為抗體的起源爭論不休。生物體受到感染后會產(chǎn)生某些特殊的蛋白質(zhì)進行抵御，這種特殊的蛋白質(zhì)就稱為抗體?！胺N系理論”認為，制造抗體的基因來自于遺傳密碼的一部分，而“體細胞突變”理論認為，抗體基因自身重新組合編碼而衍生出新的抗體，因此一小部分基因能夠產(chǎn)生眾多變體。

這兩個理論之間有著激烈的爭論，但都缺乏相關(guān)的實驗支持。利根川進試圖憑借自己的分子生物學基礎(chǔ)并應(yīng)用當時新發(fā)明的技術(shù)——限制酶酶切和重組DNA來解決這個難題。

利根川進通過純化抗體的mRNA，將其與DNA雜交并進行觀察。通過實驗有效計算抗體的基因數(shù)目，結(jié)果表明，基因數(shù)目遠遠少于抗體數(shù)目，因此否定了“種系理論”。隨后，利根川進對抗體基因的表達進行了深入系統(tǒng)的研究。

1976年到1981年的五年中，利根川進用一系列堅實的數(shù)據(jù)確定了“體細胞突變”理論的正確性。也就是說，抗體多樣性是由于B淋巴細胞中抗體基因片段的染色體重組和突變所造成的，根據(jù)估算，抗體基因通過DNA重組和突變可以產(chǎn)生100億種不同抗體，突變的基因片段是由一條條貌似非活躍或未編碼的DNA帶隔開的，這些DNA帶被稱為基因內(nèi)區(qū)。他還發(fā)現(xiàn)這些基因內(nèi)區(qū)中包含著一種基因控制成分，名為“強化因子”，這項發(fā)現(xiàn)也很好地解釋了抗體多樣性的問題?？贵w具有無限的多樣性后，既可以使機體識別外來抗原，又可以在抗原刺激后提高抗體對相應(yīng)抗原的親和力，從而對機體提供有效的保護。

諾獎之稱

利根川進發(fā)現(xiàn)，通過重組不僅能產(chǎn)生抗體基因，還可以去除RNA傳遞基因信息的過程中不必要的部分，他將不必要的堿基序列部分命名為內(nèi)含子，必要的部分命名為外顯子。

利根川進對抗體多樣性遺傳機理的闡明，推動了免疫學的發(fā)展，預(yù)示著科學研究開始進入分子免疫學時期。這項發(fā)現(xiàn)改變了人們對基因的傳統(tǒng)看法，即一個基因編碼一種蛋白，在發(fā)育和細胞分化的過程中不會發(fā)生變化。

1987年，利根川進由于“抗體多樣性產(chǎn)生遺傳機理的發(fā)現(xiàn)”而獲得該年度的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。

利根川進獲得諾貝爾獎時，卡羅林斯卡研究所的Jan Lindsten教授在來自世界各地的媒體前公布獲獎?wù)呙麊螘r表示：“這項成就是百年難得一見的重大發(fā)現(xiàn)”。諾貝爾獎委員會也評價稱：“利根川進在大約兩年的時間里始終遙遙領(lǐng)先”。

利根川進稱，是因為幸運才獲得這樣的成就，但幸運也是實力的一部分。“在科學中，讓自己信服最重要”，在科研路上，他借助優(yōu)質(zhì)研究環(huán)境，發(fā)揮集中力、韌性和熟練的技術(shù)，最終成功解開了免疫學領(lǐng)域長期以來的謎團。

抗體是人類機體對抗病毒感染最重要的武器之一，千百年來，幫助人類對戰(zhàn)天花病毒、病毒性感冒……今天，人類也同樣期待著通過抗體藥物解決人體自身尚未產(chǎn)生中和抗體的問題，發(fā)揮預(yù)防和治療病毒感染的作用。期待新冠肺炎治療藥物傳來好消息。

出品：科普中國

監(jiān)制：中國農(nóng)學會 光明網(wǎng)

作者：武玥彤

本文由中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所研究員金蕪軍進行科學性把關(guān)