Elizabeth H. Blackburn博士。图片来源：药明康德内容团队制作 “很少有科学家像布莱克本博士那样，通过她在科学上的成就，以及她在领导、服务和正直的品质方面的表现，赢得了科学界同行们的钦佩和尊重。”——欧文·M·雅各布斯（Irwin M. Jacobs）博士，索尔克生物研究所（Salk Institute）董事会主席我们为什么会衰老，以及我们是怎么在不知不觉中衰老的是困扰着人类最古老、最大的问题之一。无数科学家为了找到衰老的原因前赴后继，而有这样一位女性科学家，她凭借着满腔好奇深入到了生命的最微观层面，敲开了衰老领域的一扇新大门。她的发现不仅改变了我们对衰老的理解，还让我们在抗击癌症、延缓衰老，甚至延长人类生命方面看到了曙光。在今天的这篇文章中，药明康德内容团队将结合公开资料为大家介绍这位杰出的科学家——伊丽莎白·布莱克本（Elizabeth H. Blackburn）博士。1948年11月26日，伊丽莎白·布莱克本出生在澳大利亚塔斯马尼亚州的小城霍巴特（Hobart）的一个医学世家。从父母到叔叔阿姨，布莱克本的上一辈们几乎都在医学领域深耕。布莱克本小时候最喜欢的就是和小动物们打交道，在没有条件饲养宠物的时候，她就在家后院寻找蚂蚁、在海滩上搜寻水母带回家，或者在玻璃瓶里养蝌蚪。当搬家后有花园可以饲养宠物后，她几乎把包括猫、狗、鱼、鸟等在内的所有常见宠物养了个遍。小布莱克本的童年充满了对生物世界的好奇和探索，正是这样的童年经历，激发了她日后对生物学的浓厚兴趣。除了喜欢小动物，布莱克本小时候还十分崇拜居里夫人。那本居里夫人的传记被她反复研读了数十遍，如痴如醉。居里夫人的故事使小布莱克本对科学有了一种浪漫而高尚的理解。她认为，科学研究不仅是对知识的探索，更是一种对真理的追求。因此，她十几岁时就明确了自己的志向——成为一名科学家。为了实现这一目标，当她所在的女子学校没有提供物理课程时，她选择在晚上去公立高中补习物理。最终，布莱克本以优异的成绩如愿进入了墨尔本大学就读生物化学专业，并在大学期间进一步加深了自己对生物化学研究的热爱——这门学科能够对生物过程中最小的单元提供完整和精确的理解，这使她深深着迷。1970年，在布莱克本完成了本科的学业后，墨尔本大学生物化学系主任弗兰克·希尔德（Frank Hird）给她提供了一个在他的研究实验室做硕士研究生的机会，以研究氨基酸代谢。在希尔德教授的教导下，布莱克本充分体会到了研究也可以充满乐趣和美感——希尔德教授说，他认为每个实验都应该像莫扎特的奏鸣曲那样美丽而简洁。在学生的前途问题上，希尔德教授也不遗余力地为布莱克本提供了帮助。在他的引荐下，布莱克本成功被英国剑桥大学录取为博士生，并加入了1958年诺贝尔化学奖得主弗雷德·桑格（Fred Sanger）教授的分子生物学实验室。在剑桥，布莱克本很快便进入状态开始了她的博士论文研究。通过努力，她熟悉了DNA测序技术，并成功分析了噬菌体φX174的核酸组成。1975年，布莱克本顺利获得了剑桥大学分子生物学博士学位。在桑格教授的实验室里，布莱克本充分意识到了DNA序列中潜在的巨大可能性，DNA序列世界的大门正在她的面前徐徐打开。但那时的她未曾设想，她日后深入探索的领域将对人类衰老研究产生多么巨大的影响。机缘巧合下，布莱克本博士毕业后进入了美国细胞生物学家和遗传学家约瑟夫·高尔（Joseph Gall）在耶鲁大学的实验室进行博士后研究。高尔博士的研究主要涉及染色体的结构和复制，布莱克本博士与他一起对一种在池塘中随处可见的单细胞藻类——四膜虫（Tetrahymena）的染色体顶端进行了测序。他们发现，在染色体顶端存在一种重复的DNA结构，这种结构被称为端粒（telomeres），但它具体有什么作用，没人能说清楚。1978年，布莱克本成为了加利福尼亚大学伯克利分校的分子生物学助理教授，在巨大的好奇心的驱使下，布莱克本博士一门心思扑在了端粒功能的研究上。到了1980年，她遇到了同样在研究端粒并对她的研究感到好奇的杰克·索斯塔克（Jack Szostak）博士。两人一拍即合，立即决定利用酵母和四膜虫作为模式生物来研究端粒的功能。
逐渐缩短的端粒。图片来源：药明康德内容团队制作在进一步的探索后俩人发现，端粒是染色体末端的特殊非编码DNA部分，可以防止染色体被分解。用一个形象的比喻来说，端粒在染色体上的作用就像是鞋带末端的塑料尖端。每当细胞分裂时，所有的遗传信息都需要复制一遍，但由于DNA复制中存在的缺陷，DNA每复制一次，端粒就会磨损和缩短一截。端粒通过牺牲自身来保护编码DNA免受细胞分裂期间发生的磨损。当端粒磨损殆尽时，它就会向细胞发出信号，表示编码DNA处于风险之中，是时候让细胞死亡了。基于这项研究，布莱克本博士得出结论，端粒的缩短是细胞衰老走向死亡过程中的一个关键现象。在得到这个事实后，另一个关键性的问题接踵而来——延长端粒是不是就能抵抗衰老了？为了解答这个问题，布莱克本博士开展了一系列研究来探索延长端粒的方法。1984年，她和她的研究生卡罗尔·格雷德（Carol Greider）发现了她做梦都没想到会存在的东西——端粒酶。在研究四膜虫的过程中，布莱克本博士和格雷德发现了一种奇怪的现象，这种简单的单细胞生物似乎永远不会衰老和死亡——随着时间的推移，这些细胞的端粒并没有缩短，有时甚至会变得更长。科学家敏锐的直觉告诉她，这其中一定有什么她们不知道的东西在发挥作用。经过两人近一年的努力，她们最终发现了一个前所未有的酶——端粒末端转移酶（telomere terminal transferase），后来被简称为端粒酶。这种酶可以将新的DNA序列添加到染色体的末端并与端粒蛋白质结合，从而稳定染色体的结构。1985年，布莱克本博士和格雷德将她们的发现整理发表在了著名的学术期刊Cell上。在后续的研究中，她们在四膜虫上证实了当端粒酶被去除时，这些细胞会逐渐消耗殆尽，最终死亡。这意味着，端粒酶有可能可以通过减缓、防止或甚至逆转由细胞分裂引起的端粒缩短，从而抵抗衰老或避免细胞死亡。这个发现使得端粒在细胞衰老研究中的地位进一步得到了提升，人们将从一个全新的视角来看待端粒——由于人类的染色体上同样存在着端粒，或许这种小小的酶有望成为人类延缓衰老的关键所在。2009年，为了表彰布莱克本博士、卡罗尔·格雷德博士和杰克·索斯塔克博士在“发现端粒和端粒酶对染色体的保护作用“方面做出的巨大贡献，诺贝尔奖组委会授予了三人当年的生理学或医学奖。1990年左右，布莱克本博士开始转向研究端粒和人类疾病之间的关系。直到2000年时，她与心理学家埃丽莎·埃佩尔（Elissa Epel）博士开展的一项跨界合作使她在端粒领域的研究又迎来了一个新高峰。埃佩尔博士的研究方向是长期严重的心理压力对身体的影响，这一次找布莱克本博士合作是希望了解在长期的压力下端粒会发生什么变化。此前，布莱克本博士的研究都是在实验中精密控制的优雅实验。而这次埃佩尔的研究对象，则是现实中复杂的人，拥有现实而复杂的人生。这对布莱克本博士来说完全是另一个世界的研究，尽管对实验结果没抱太大希望，她还是接受了挑战。在对58名照顾患有慢性病儿童的母亲进行了长达4年的追踪调查后，两位科学家得到了一个清晰明了的事实——母亲报告遭受的压力越大，她们的端粒就越短，并且她们的端粒酶水平越低。但那些把压力视为挑战而不是威胁的母亲的端粒长度则得到了维持。明确这一结果后，布莱克本博士激动万分，该研究将现实生活中的经历与细胞内的分子机制连接在了一起。这是首次有证据表明，精神压力不但损害我们的健康，它实实在在地让我们衰老。这项研究随后也触发了这一研究领域的大爆发，端粒缩短与多种人类疾病的发病风险增加之间的相关性被发现，例如心血管疾病、癌症、糖尿病和阿尔茨海默病等。此外，一系列端粒影响疾病产生的机制研究也纷纷出炉。近年来，布莱克本博士又开始思考一个新的问题：如何保护端粒来延缓衰老。在和埃佩尔博士与世界各地多达50-60个研究团队进行合作以寻找保护端粒不受压力影响的方法时，她们找到了最有效的干预方法之一——冥想。研究表明，冥想不但能够减缓端粒的磨损，甚至可能增加端粒的长度。尽管一位诺奖获得主将冥想这种看上去虚无缥缈的行为模式作为研究课题无疑会带来不少非议，但布莱克本博士对冥想的观点是，它是一个可以被研究的课题，只要研究方法足够强大。2017年，布莱克本博士出版了她的第一本与埃佩尔博士合著的著作《端粒效应：一种使人活得更年轻、更健康、更长寿的革命性的方法》。书中强调了通过生活方式的改变就有可能管理端粒并逆转衰老。
伊丽莎白·布莱克本博士无论是作为一名科学家还是一名普通的女性，其坚定的勇气、敏锐的洞察力和无比的韧劲都使她值得称颂。这些优秀的品质是她能够发现端粒和端粒酶的作用、弄清人类衰老之谜的基石。在她发表的一篇科学论文的开头，她引用了一段来自于佛祖的话来表达她对自己现有研究的信念：“身心健康的秘诀不是为过去而哀悼，为未来而担忧，或预期麻烦，而是要明智而认真地生活在当下。”在布莱克本博士和埃佩尔博士发表最初研究后的10年里，精神压力通过端粒让我们加速衰老的理念已经渗透到了大众文化之中。除了获得很多科学奖项以外，布莱克本博士还在2007年被《时代周刊》评为“世界上100位最具影响力人物”之一。就像居里夫人的事迹影响了布莱克本博士走上科学道路一样，布莱克本博士以她的卓越成就和优秀的品质成为了新一代科学家们的榜样。相信会有更多年轻后辈追随着这些杰出科学家的脚步，继续攀登科学的高峰，推动人类知识的边界，解决重大挑战，并为人类的健康福祉带来积极的改变。
本文首发于微信公众号“药明康德”，赛先生获授权转载，参考资料：
[1] Elizabeth H. Blackburn Biographical. Retrieved June 29, 2023, from https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2009/blackburn/biographical/
[2] Elizabeth H. Blackburn Facts. Retrieved June 29, 2023, from https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2009/blackburn/facts/
[3] Elizabeth Blackburn. Retrieved June 29, 2023, from https://www.britannica.com/biography/Elizabeth-Blackburn
[4] Elizabeth Blackburn. Retrieved June 29, 2023, from https://www.ted.com/speakers/elizabeth_blackburn
[5] The puzzle of aging: Elizabeth Blackburn speaks at TED2017. Retrieved June 29, 2023, from https://blog.ted.com/the-puzzle-of-aging-elizabeth-blackburn-speaks-at-ted2017/
[6] Greider CW, Blackburn EH. Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts. Cell. 1985;43(2 Pt 1):405-413. doi:10.1016/0092-8674(85)90170-9
[7] Can meditation really slow ageing? Retrieved June 29, 2023, from https://mosaicscience.com/story/can-meditation-really-slow-ageing/
欢迎关注我们，投稿、授权等请联系
