2016 諾貝爾生醫獎：大隅良典和他的酵母菌

今年的諾貝爾醫學/生理獎出爐了，得獎的是 autophagy，得主是日本東京工業大學的分子生物學家大隅良典，他是做博士後的時候才開始研究酵母菌的呢。（這是說博士唸完後才換領域的話，還是有可能得諾貝爾獎的嗎？XD）大隅畢業於日本東京大學，之後繼續在東大(農芸化学科)念博士。1974 年到紐約 Rockefeller University 的 Dr. Gerald Edelman 實驗室做酵母菌 DNA replication 的研究。博士後結束後，1977 年時回到東京大學當研究員(research associate)和講師。1988 年的時候成為助教授(associate professor)，建立了自己的實驗室，時年 43 歲。

Vacuoles 是酵母菌在 light microscope 下唯一可以被觀察到的 organelle，大隅在顯微鏡下看著這些 vacuoles，開始研究起他們在細胞裡的功用。1980s 年代時，vacuoles 被認為只是用來儲存細胞內垃圾的地方，當大隅在紐約做博士後的時候，他試著把酵母菌的細胞核利用離心力分離出來，卻在分離的過程中發現離心管最上層是一層 orangelles -- 原本在分離細胞核過程中會被丟掉的東西，他注意到那些是 vacuoles。回到日本後，大隅在安楽泰宏教授實驗室繼續做酵母菌的研究，那時他是研究細胞怎麼把物質運送到 vacuoles。他在建立自己的實驗室後，開始研究 vacuoles 在細胞內的分解(降解)功能 [註]，「做別人沒做過的」是他做這個研究的動力。

在 1950s-1960s 年代，科學家已知道動物的某些細胞會用 autophagy 來回收蛋白質和其他細胞內物質後再利用，尤其是在壓力情況下，像是處於缺少養分(飢餓)狀態或是受到感染時候，但是不知道其運作機制。大隅那時想，用單細胞的酵母菌來研究的話，說不定可以解開迷團。雖然酵母菌的 vacuoles 裡面有降解酵素，但是用來降解什麼東西，以及是怎麼運作的卻沒人知道。大隅認為當酵母菌處於飢餓的狀態，應該是 vacuoles 最活躍的時候，於是他讓酵母菌餓了幾個小時後，在顯微鏡下觀察它，結果發現 vacuoles 裡面充滿了東西(granules)，然後那些東西慢慢被降解(消化)掉了，他在顯微鏡下親眼見證了酵母菌的 autophagy。(當時的顯微鏡最大倍數是 600x，現在則可以到 2500x。我還沒用過 2500x 的說，但是說真的 600x 以下根本看不到什麼，細胞超小的，更別說看到裡面的什麼 organelles，頂多只能看見細胞核，要看清楚至少要 600x。)

大隅良典："So my message to all of you, who want to pursue a career in science, is to do what no one else is doing, and do what you find truly interesting. Research isn't easy. However, if you're really drawn to a subject and you're interested in it, you'll certainly overcome all the obstacles, even if, say, your work isn't appreciated for a time. You only live once. Others aren't interested in trivia. In the end, you have to want to taste the pleasures of success after all is said and done."

註：在人類細胞內，同樣用來降解垃圾的是 lysosomes，發現者是比利時的科學家 Christian de Duve，因此得到 1974 年的諾貝爾生醫獎。



References:

2016 Nobel Prize in Medicine or Physiology (official press release)

Science News / Nobel honors discoveries on how cells eat themselves

Nature News / Medicine Nobel for research on how cells 'eat themselves'

The Scientist / Autophagy Pioneer Wins Nobel

大隅良典在 2012 年的專訪：英文版、日文版

得獎 key paper：M Tsukada, Y Ohsumi, Isolation and characterization of autophagy‐defective mutants of Saccharomyces cerevisiae. FEBS Letter (1993)

【 補充 】The Scientist 這篇關於 autophagy 的好專業（"The Enigmatic Membrane"），而且機制圖也做得好好，本來想說這撰文記者也太厲害，大概是同行，結果看了前一篇才發現，原來作者之一的 Sharon Tooze 是今年諾貝爾生醫獎得主大隅良典的朋友。


Figure: The Scientist 2016