“基礎(chǔ)研究揭示事物的基本原理，而應(yīng)用研究能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛴绊懭藗兘】档膶?shí)際應(yīng)用，兩者缺一不可?！?0月25日，在上海出席2024世界頂尖科學(xué)家論壇的諾貝爾獎(jiǎng)得主，加州大學(xué)圣克魯茲分校的分子、細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)杰出教授卡羅爾·格雷德（Carol Greider）在回答大江東-復(fù)旦融媒體創(chuàng)新工作室提問(wèn)時(shí)說(shuō)。

格雷德這次來(lái)到上海，日程安排非常緊張。我們對(duì)她的采訪見(jiàn)縫插針，有時(shí)在她接受電視采訪前的化妝間里，有時(shí)在她趕往下一個(gè)活動(dòng)的路上。在我們眼中和藹如鄰家阿姨的她，回答問(wèn)題時(shí)表情一直恬淡柔和，但當(dāng)談及科研話題時(shí)總會(huì)露出愉悅的神態(tài)：“科學(xué)研究總是充滿新奇，充滿驚喜?？蒲芯拖袷窃诮忾_(kāi)一個(gè)個(gè)謎題，令人興奮。”

格雷德教授在頂科論壇上作主旨演講。蔣子怡、張思源攝

“人工智能將帶來(lái)更多革命性發(fā)現(xiàn)”

生命體的衰老可以追溯到分子生物學(xué)的微觀層面，其中影響細(xì)胞生存與衰老的重要結(jié)構(gòu)是端粒。

端粒是位于染色體末端的DNA序列，有著保護(hù)染色體末端、維持染色體長(zhǎng)度的重要功能。而格雷德在1984年所發(fā)現(xiàn)的端粒酶是維持端粒長(zhǎng)度的關(guān)鍵，它可以延長(zhǎng)端粒，從而幫助細(xì)胞維持分裂和正常功能。

由于發(fā)現(xiàn)端粒酶，格雷德與導(dǎo)師——加州大學(xué)舊金山分校伊麗莎白·布萊克本教授和哈佛醫(yī)學(xué)院杰克·紹斯塔克教授共同獲得2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

在這一領(lǐng)域，格雷德深耕40年，致力于理解端粒如何維持染色體與細(xì)胞衰老的機(jī)制。在2024世界頂尖科學(xué)家論壇上，格雷德發(fā)表主旨演講，帶來(lái)了這一領(lǐng)域的最新發(fā)現(xiàn)：“我今天要講述一個(gè)故事，一個(gè)關(guān)于好奇心驅(qū)動(dòng)的科研故事。演講的重點(diǎn)是端粒，以及新技術(shù)如何帶來(lái)新的疾病治療方法。”

她和團(tuán)隊(duì)利用納米孔測(cè)序這一新技術(shù)，揭示了端粒長(zhǎng)度在不同染色體末端的特異性分布。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了已有的科學(xué)共識(shí)，進(jìn)一步揭示了端粒長(zhǎng)度在基因組中的獨(dú)特分布特性，并可能為癌癥及退行性疾病的治療提供新思路。

在一篇文章中，格雷德提到，這一新發(fā)現(xiàn)意味著人類對(duì)端粒長(zhǎng)度調(diào)節(jié)機(jī)制還沒(méi)有充分的理解，而理解端粒長(zhǎng)度調(diào)節(jié)機(jī)制的重要性在于，端粒長(zhǎng)度對(duì)人類健康至關(guān)重要——端粒過(guò)短可能導(dǎo)致與衰老相關(guān)的退行性疾病，過(guò)長(zhǎng)則可能增加罹患某些癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。

在化妝間，被問(wèn)及這一新的研究時(shí)，格雷德解釋說(shuō)：“我們想要了解，為什么在不同染色體末端，端粒長(zhǎng)度會(huì)有所不同？理解這點(diǎn)可以幫助我們確定為何會(huì)發(fā)生這種情況，然后可能改變疾病的治療方法?！?/p>

“新技術(shù)帶來(lái)新見(jiàn)解?！痹谡劦饺斯ぶ悄軐?duì)科研的影響時(shí)，格雷德認(rèn)為，人工智能技術(shù)“在分子生物學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大影響”，特別是在無(wú)法僅憑序列確定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域。

“這是生物學(xué)的一場(chǎng)革命，我預(yù)計(jì)人工智能將帶來(lái)更多革命性發(fā)現(xiàn)。”格雷德說(shuō)，“我期待看到人工智能將如何影響端粒長(zhǎng)度的研究?！?/p>

格雷德在演播室化妝間接受大江東-復(fù)旦融媒體創(chuàng)新工作室采訪。蔣子怡、張思源攝

“發(fā)現(xiàn)端粒酶那天，我回到家開(kāi)心地跳起舞來(lái)”

1984年的圣誕節(jié)，格雷德還是一個(gè)23歲的分子生物學(xué)博士研究生。她像往常一樣，走進(jìn)加州大學(xué)伯克利分校地下實(shí)驗(yàn)室，檢查一周前她進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有無(wú)結(jié)果：她嘗試尋找一種可以延長(zhǎng)端粒的酶的證據(jù)。對(duì)這種酶的尋找，已持續(xù)多年。

這一天的發(fā)現(xiàn)，將在多年后為她帶來(lái)諾貝爾獎(jiǎng)。

早在20世紀(jì)70年代初，前蘇聯(lián)的生物學(xué)家?jiàn)W洛夫尼科夫和美國(guó)分子生物學(xué)家詹姆士·沃森指出染色體“末端復(fù)制問(wèn)題”：缺乏染色體末端復(fù)制的方法，染色體會(huì)隨著細(xì)胞的分裂而縮短，最終導(dǎo)致細(xì)胞衰老和死亡。

當(dāng)時(shí)，格雷德的導(dǎo)師布萊克本與其導(dǎo)師約瑟夫·加爾對(duì)嗜熱四膜蟲染色體末端的研究發(fā)現(xiàn)，染色體末端由簡(jiǎn)單、重復(fù)的DNA序列構(gòu)成，“末端復(fù)制問(wèn)題”的答案開(kāi)始揭曉。布萊克本與紹斯塔克一起確定，這些重復(fù)序列使染色體穩(wěn)定并防止染色體受損。他們預(yù)測(cè)存在一種酶，可以將這些序列添加到染色體末端。而當(dāng)時(shí)格雷德的任務(wù)，便是檢驗(yàn)是否存在這種新的酶。

1984年圣誕節(jié)這天，格雷德在實(shí)驗(yàn)?zāi)z片上看到她所期待的端粒序列添加的模式，表明的確可能存在一種能夠在染色體末端添加特定DNA序列的酶。作為一個(gè)“天生的懷疑者”，欣喜之余，格雷德還是發(fā)出了疑問(wèn)：“我看到的究竟是什么？這真的能證明新的酶的存在嗎？”

經(jīng)過(guò)9個(gè)月驗(yàn)證，她與導(dǎo)師布萊克本終于得到答案。后來(lái)，她們將這種新發(fā)現(xiàn)的可以延長(zhǎng)端粒的酶命名為端粒酶。

格雷德在采訪中回憶起找到證據(jù)的那一天：“我回到家，打開(kāi)音樂(lè)，開(kāi)心地跳起舞來(lái)?！?/strong>