1960年諾貝爾生理醫學獎 

 

 

 

  

Sir Frank Macfarlane Burnet        Peter Brain Medawar

 

 

 

       前言

在自然界中,每個個體都保有其特異性,可藉由臉部特徵、體型、聲調或動作等特性分辨不同的個體,甚至可藉由指紋的特性作為更客觀的分辨方式。而在每個個體的細胞表面,其實都帶著具有特異性的化學物質,稱為抗原,而藉由這些抗原的不同,我們的免疫系統才能憑著這些特徵分辨本身的細胞與外來細胞,因此這些細胞表面化學分子的些微不同對於生物體的免疫機制是極為重要的。

因為每個人的細胞表面抗原不同,導致免疫系統藉由這項特性加以辨識,但對於某些需要移植器官才能生存的病患而言,卻是一項急待解決的難題。移植器官依據器官的來源不同而會有兩種不同的結果,當器官由同一人的一個位置移至不同位置時,假如操作技術正確,通常組織會融入新環境並痊癒,另一成功的情況為當組織由一個個體移至同卵雙生的另一個體時,組織也可被接納並痊癒;但當組織或器官由一生物體移致不同基因型的生物體時,移植的早期會顯示結果很成功,組織痊癒並正常的運作,但經過兩星期後,免疫反應開始運作,免疫系統開始攻擊移植的組織,之後此接受者會對提供者的器官極具敏感性,這一連串的免疫反應會於數日內完成。(Ⅶ)

1960年的諾貝爾生理醫學獎得主–Sir Frank Macfarlane Burnet與Peter Brain Medawar,因為對於器官移植的免疫機制研究有許多貢獻而獲獎,這兩位得主的國籍分別為澳大利亞與英國,兩人雖在實驗上沒有合作,但因研究有相關性且貢獻良多,因此共同獲得諾貝爾生理醫學獎。

 

       生平事蹟

l           Sir Frank Macfarlane Burnet(1899 – 1984)

西元1899年九月三日誕生於澳洲Victoria Traralgon,從小對於生活週遭的生物展現強烈的好奇心,並視Charles Darwin(達爾文)為偶像。Burnet畢業於Victoria State Schools、Geelong College及University of Melbourne,1922年取得醫學學士(M. B.)及理學士學位(B. S.),於1923年取得醫學博士學位(M. D.)。1923年進入Walter and Eliza Hall Institute of the University of Melbourne,1944年至1965年擔任Institute and Professor of Experimental Medicine in the University of Melbourne的主任。1984年十一月逝世。(Ⅵ)

 

l           Peter Brain Medawar(1915–1987)

西元1915年二月二十八日出生於巴西Rio de Janeiro,Medawar於1928年轉往英國讀書,畢業於英國Marlborough College,牛津大學Magdalen College,三十二歲當上教授,三十四歲於Royal Society擔任研究員,四十五歲獲得諾貝爾生理醫學獎,於四十七歲擔任Britain's largest medical research laboratory的首長,Medawar正處於人生高峰期時,不幸於五十四歲大腦出血導致左腦受損,但這項挫折並不能削弱他的決心、生命力與樂觀人生,他於三年後重新返回工作崗位並從事文學創作,到世界各地進行演說。1980年因大腦血栓形成導致更嚴重的損害,但Medawar仍從事論文及散文的寫作,但在1985年,Medawar已不能清楚的說話並且失明,並於1987年逝世。(Ⅱ)

 

       研究主題

l           Sir Frank Macfarlane Burnet

Burnet對於病毒學及免疫學的研究領域有許多貢獻,使在實驗室中培養病毒的技術更為完善,並利用此技術研究脊髓灰質炎、流行性感冒、單純皰疹(herpes simplex),鸚鵡熱及Q fever等疾病,由於對病毒的卓越發現使得Burnet二度被提名於諾貝爾獎。(Ⅷ)

之後Burnet對於人體抵抗外來物侵犯的機制–免疫反應很有興趣,並針對生物體區別「自我」與「非我」的機制深入研究,並提出the theory for the cellular basis of immunology,於1960年獲得諾貝爾生理醫學獎。

以下為Burnet的研究成果:

l         Burnet進一步研究傷寒熱病至病毒的層次,他分離出澳大利亞流行感冒病毒A及造成豬隻流行感冒的病毒,分析其在血清學上的變化及致病力的差異。

l         研究將病毒培養於雞胚胎的絨毛膜,藉由統計分析模的損害程度可得知移植的病毒劑量,以此方法可大量培養病毒。

l         在霍亂弧菌中的receptor-destroying enzyme可誘導合成neuraminic acid,經由Gottschalk與Cornforth證明純化的流行性感冒病毒可分離acetylgalactosamone neuraminic acid compound,而receptor-destroying enzyme可預防感冒病毒的傳染。

l         Burnet致力於研究如何防範病毒對生物體的傳染及病毒於細胞中的生長情形,他發現將絲狀病毒(例如引起流行細感冒、腮腺炎、家禽瘟疫及新生小牛疾病的黏液病毒)懸浮於水中可導致破裂,故推測此種病毒的侵犯力取決於其頂端的結構,因此絲狀的型態具有含nucleic acid的『彈頭』。(Ⅵ)

l         新生兒抗體的產生並不是經由遺傳而獲得,是在胎兒時期學習而來。Burnet提出 ”clonal selection theory” 以解釋胎兒如何學習分辨「自我」與「非我」且為何移植的器官會遭受排斥反應。(Ⅳ、Ⅴ)

 

l           Peter Brain Medawar

Medawar早期的研究與組織培養有關,探討末梢神經的再生和以數學方法分析發育時期器官形狀的改變。於第二次世界大戰時期被要求於Medical Research Council研究器官(皮膚)移植的排斥現象,此項研究引導其日後走入研究器官移植免疫反應的領域。(Ⅱ)

因第二次世界大戰時期大量人員傷亡,Medawar為將一嚴重灼傷之軍人進行皮膚移植而從事動物實驗,實驗結果發現最初將一塊動物皮膚移植至另一接受者時,此塊皮膚可存留七天,但進行第二次相同實驗動物的移植時,此塊皮膚保留時間較第一次減少許多,這現象之後被稱為「組織不相容性」(tissue incompatibility),當不同個體進行器官移植手術時,接受者將視移植器官為外來物而啟動免疫系統以摧毀外來物。(Ⅲ)

已知將老鼠的皮膚移植至其他老鼠,接受者會立即出現排斥反應,Macfarlane Burnet提出一推論:在子宮中的胎兒並沒有分辨「自我」與「非我」的能力。Medawar則進一步針對此項推論設計實驗。Medawar抽取老鼠的脾臟細胞,並將這些細胞注射入懷有小老鼠的母體子宮中,在這情況下因小老鼠沒有分辨自我之能力,因此不會有排斥現象,並且使得老鼠胎兒的免疫系統視這些外來的脾臟細胞為自己原本的細胞,此種情形稱為「免疫相容性」(immunological tolerance),因此證實Burnet的推理是正確的。(Ⅰ)

 

       貢獻

早期Sir Frank Macfarlane Burnet所做的有關病毒對細菌細胞影響的研究對於日後的基因工程革命佔有重要的地位。

    Peter Brain Medawar一生出版許多著作,這些著作包括文學類以及科學類。

個體會將『異物』當做『自己』接受,這就是所謂的免疫學寬容性。應用於器官移植之類外科手術上,為實驗生物學的歷史開啟新的一頁,身體組織免疫學機能奠下基礎,為引起重大疾病的免疫系障礙及其病因,提供了解開的方法。

 

       感想

對於我們一般人來說,諾貝爾獎是一種遙不可及的夢想,是一種只能遙望的空中樓閣,畢竟在競爭如此激烈的科學界中,必須領先全世界的精英,才能得到一年一、兩個名額的諾貝爾生理醫學獎,而這也顯現出諾貝爾獎得主的卓越貢獻以及研究,每位科學家藉由自己所學研究各種不同的主題,所有的目的都是為人類的生活及健康有所貢獻,以Peter Brain Medawar為例,他在諾貝爾頒獎典禮上的演講稿就有足足八頁,而Burnet的演說稿也有十三頁之多,其中的內容不外乎他們多年來的研究結果,由此可見偉大的科學家將其一生貢獻給科學、陶醉於科學的研究中,並從中找到樂趣、找到歸屬感。

而科學的進步就是由一大群科學家不斷的努力研究才能造成今日的成果,以我個人而言,了解1960年諾貝爾得主的研究內容比了解2001年的研究內容輕鬆得多,因為科學的進展一日千里,四十年前的大環境相對於今日而言似乎單純許多,不一定我們大學生所了解的知識比四十年前的諾貝爾獎得主還更深入、更廣泛。但早期的科學家貢獻卻不會比現今科學家的貢獻少,因為有之前科學家的研究才能奠定今日的成果,科學是一步步的累積才造成現在的結果。

 

       參考資料

I.         http://www.ininu.com/cgi-bin/kb.asp?cnt=491&check=MD

II.       http://www.nybooks.com/articles/article-preview?article_id=3537

III.    http://www.novartis-transplant.com/medpro/symposia/milestones_in_TX.html#2

IV.    http://www.asap.unimelb.edu.au/bsparcs/other/asf_scientists.htm#macfarlane

V.      http://www.asap.unimelb.edu.au/bsparcs/exhib/journal/as_burnet.htm

VI.    http://www.nobel.se/medicine/laureates/1960/burnet-bio.html

VII. http://www.nobel.se/medicine/laureates/1960/press.html

VIII.    http://www.aips.net.au/tallpoppies/australianachievers/burnet.htm

**

 

 本網頁內容由 生科系 葉文怡同學提供