「細胞自噬」……到底是怎麼個吃法？

二零一六年的諾貝爾生理學或醫學獎被授予了東京工業大學前沿研究機構的大隅良典教授，以表彰他在自噬機理研究上的貢獻。細胞自噬到底是個啥玩意？他做了什麼重要貢獻？為啥要給他發獎？這裡我們試著來給大家解答一下。

文 /UnknownC4

問

細胞自噬是啥？

我們用一個簡單的故事說說細胞自噬到底是咋回事。

細胞可以被看作一個加工廠，裡面要製造各種產品，同時也要製造生產產品的機器跟生產線。但是工廠有時候會做出次品，有時候機器也會壞掉報廢，這些大件廢物一是佔地方二是費材料，工廠就要想辦法把它們處理掉。另外，工廠在物資匱乏的時候也會把平時不太用的機器回收，以維持正常運轉。

細胞自噬就是工廠用來回收大件物品的過程。在回收的時候，先把要回收的東西圍起來，這個圍欄加上裡面的東西就叫做自噬體。

圍起來之後的處理方式不同物種的細胞工廠做法不太一樣。人類細胞工廠里還有一些圍著工程車（各種酶）的小圍欄（叫做溶酶體），工程車專門在圍欄裡面拆解東西，工廠通過移動圍欄把自噬體跟溶酶體湊一塊兒，再把中間的圍欄一抽，工程車就可以把自噬體裡面的大件給拆乾淨，然後就能回收材料了。

酵母工廠處理方法略有不同，裡面沒有放工程車的小圍欄，倒是有一片圈起來的大空地（叫做液胞），起到回收場的作用。工廠把自噬體連圍欄帶東西送進回收場，回收場里的工程車就把它整個都拆了。

總而言之，無論是為了保持工廠整潔，還是要儘可能利用材料，細胞自噬作為大件物品的回收途徑，都是不可或缺的過程。

問

大隅良典做了啥貢獻？

要說這個，我們可以先看一個時間：

自噬體在一九六三年代就被命名（命名人為一九七四年諾獎得主德·迪夫），然而直到一九九零年，關於它們的研究仍然是鳳毛麟角。為什麼呢？因為實在太難了。

自噬體之所以難研究，就是因為存在時間太過於短暫。咱們還是回到工廠的例子。人們觀察細胞就好比把每隔一周透過工廠的玻璃房頂拍一張衛星圖，但自噬體從搭起圍欄到被工程車拆掉整個過程時間太短，等到拍照的時候絕大多數都已經拆完了。拍酵母細胞的時候，往往只能看到空空如也的回收場，連圍欄的影子都見不著。

為了看到圍欄，大隅良典想到了一個妙招：他把酵母回收場里的工程車給廢了，然後他又讓酵母工廠處於物資匱乏的狀態（飢餓狀態）。工廠因為缺乏物資，就圍了很多不用的機器，但圍欄送進回收場之後又沒有辦法拆，於是回收場里圍欄越堆越多，就統統在照片下現出原形。

他同時也以此建立了整個研究早期自噬體的模型，比方說，在這基礎上如果再弄壞廠里一台機器（基因），發現照片里看不到圍欄了，那這台機器大概就對圍欄的生成很重要。利用這個模型，他首次發現了兩組酵母自噬體形成過程的關鍵基因。

有了這個手段，接下來人們要研究細胞自噬可就方便得多了，所以大隅良典對此的貢獻不可謂不大。

問

為什麼對細胞自噬研究貢獻大能拿獎？

簡單來說，就是因為這個過程非常重要。

細胞自噬是保持細胞內狀態穩定的關鍵之一（想想你家小區如果一個月沒人來收大件垃圾會是什麼場景），而且它的運作也和很多疾病相關。

舉個例子，人類細胞中負責呼吸供能的細胞器是線粒體，時間上了可能會出現異常，產生殘次品。這時候細胞通常就要靠自噬來把它們回收掉以免惹麻煩，如果細胞自噬出了問題，可能就會導致線粒體異常。有研究表明，線粒體異常與很多疾病，比如著名的帕金森綜合症的不少亞型，有著很強的關聯。

對於癌症而言，細胞自噬更是扮演了重要角色。在有些情況下，自噬能夠在細胞還正常的時候去除損壞的細胞器，起到一定的抑癌作用。但是，由於細胞自噬能夠通過回收物資再利用使細胞度過飢餓等難關，很多種類的癌細胞會反過來利用自噬作用，以此提高自身效率以適應自己迅猛的生長需要。有些癌細胞還會利用自噬來破壞細胞原本的防禦機制以使自己存活。因此，目前有很多人建議在治療癌症的同時，針對癌細胞的自噬過程來進行抑制，以達到提高療效的目的。

UnknownC4|生物物理與計算生物學博士，現從事基因組學相關研究。

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