本年度诺贝尔医学奖得主普鲁西纳
概 述
美国科学家斯坦利 · 普鲁西纳（Stanley B. Prusiner）的开拓性贡献使他获得了1997年诺贝尔生理学或医学奖。他发现了一种全新的致病原种类——朊病毒（Prion），并阐明了它们潜在的作用机制。斯坦利 · 普鲁西纳把朊病毒列入了众所周知的包括细菌、病毒、真菌和寄生虫在内的感染原表中，朊病毒通常以无毒细胞蛋白的形式存在，但它具有将其结构转化为高度稳定的构象的潜能，这种构象最终导致有毒颗粒的形成，成为人类和动物所患的几种致命痴呆型脑疾病的致病原。朊病毒疾病可以是遗传性的、横向传染的或散发性的。脑病区呈多孔海绵状，这是神经细胞大面积死亡的特征。患者神经系统的症状包括肌肉控制减弱、精神敏锐度下降、健忘和失眠。斯坦利·普鲁西纳的发现为了解与痴呆症相关的其他类型疾病如早老痴呆症的生物机制提供了重要思路，并奠定了药物开发和新型治疗策略的基础。
获奖研究起始于25年前
1972年，斯坦利。普鲁西纳在他的一个病人死于克雅氏病（CJD）导致的痴呆症之后，开始了自己的研究工作。以前已知CJD、库鲁病和瘙痒病（一种感染绵羊的类似疾病）可以由患病的脑传播，有很多有关感染原性质的理论，其中有一个耸人听闻的假说推测感染原中没有核酸，而当时所有的致病原都含有遗传物质DNA或RNA。普鲁西纳接受了鉴定致病原的挑战，10年后的1982年，他和他的同事们成功地从患病仓鼠的脑中得到了一种含有唯一感染原的制备品。所有的实验证据表明感染原由一种蛋白质组成，普鲁西纳称这种蛋白为朊病毒，由“蛋白样感染颗粒”缩写而来。应当说明的是科学界怀着极大的疑问来迎接这个发现，但普鲁西纳坚定不移地继续他艰巨的工作以便鉴定这种新感染原的确切种类。
感染性朊病毒颗粒形成于体内
编码朊病毒的基因，这个决定朊病毒蛋白氨基酸序列DNA的片段在哪儿？这个基因有可能作为一个小病毒与蛋白自身紧密联系在一起？1984年得到了这些问题的答案。普鲁西纳及其同事们分离了一个基因探针，随后表明朊病毒基因存在于所有检测的动物中，包括人类在内。这个令人吃惊的发现带来了更多的问题。如果朊病毒的基因在所有哺乳动物中是内源性的话，它能真的是几种痴呆型疾病的致病原吗？普鲁西纳肯定搞错了！当惊人地发现朊病毒蛋白（称为PrP）可以折叠成两种截然不同的构象，一种致病（瘙痒病PrP=PrPsc），另一种正常（PrP=PrPc）时，问题的答案就很明显了。后来表明致病的朊病毒蛋白具有感染特性，可以启动一个连锁反应，使正常PrPc蛋白转化为更稳定的PrPsc的形式。PrPsc朊病毒蛋白非常稳定，耐蛋白酶解、有机溶剂和高温（甚至高于100℃）。
朊病毒基因突变导致遗传性脑疾病
朊病毒导致的疾病潜伏期很长，妨碍了纯化朊病毒蛋白的起步工作。为了确定纯化方案，普鲁西纳不得不用许多只老鼠。每次实验都要耐心等待200多天直至疾病的症状出现。当发现瘙痒病可以传播给仓鼠，而仓鼠的潜伏期显著缩短时，纯化工作才加快了。和其他科学家一起，普鲁西纳克隆了朊病毒基因并证明正常朊病毒蛋白是白细胞（淋巴细胞）的正常组分，并在许多其他组织中也有发现。脑神经细胞表面正常朊病毒蛋白尤其丰富。普鲁西纳发现遗传性朊病毒疾病中CJD和GSS（见最后一段）是源于朊病毒基因突变。把突变的基因转入老鼠的种质细胞中，得到了这些突变致病的证据：转基因小鼠患了类瘙痒病的疾病。1992年，朊病毒研究人员得到了朊病毒蛋白在脑疾病病理发生中起作用的确凿证据。他们设法消除了小鼠中编码朊病毒蛋白的基因，得到了所谓的剔除小鼠。当把这些朊病毒基因剔除小鼠置于致病朊病毒蛋白制剂环境中时，发现它们完全抗感染。重要的是，把朊病毒基因重新导入这些剔除小鼠，它们又对感染易感了。尤其奇怪的是，缺少朊病毒基因的小鼠看起来很健康，提示正常朊病毒蛋白在小鼠中不是一种必需蛋白，它在神经系统中的功能还不清楚。
结构不同的致病朊病毒在脑中不同的区域积累
朊病毒基因内特异性突变产生不同的致病朊病毒蛋白，这些结构不同的朊病毒在脑中不同的区域积累。根据感染脑区的不同，特定类型疾病的典型症状明显不同。当小脑患病时，调节身体运动的能力下降。如果大脑皮层患病，记忆力和精神敏锐度受到影响。丘脑特异性朊病毒干扰睡眠而导致失眠，感染脑干的朊病毒主要影响躯体运动。
其他痴呆症可能有相同背景
普鲁西纳开拓性的工作为理解更常见的痴呆症的病理发生打开了一条新的途径。例如，有证据表明患早老痴呆病是由于特定的非朊病毒蛋白发生了构象变化，从而使脑中形成有害沉淀或斑块。普鲁西纳的工作也为治疗朊病毒疾病奠定了理论基础。也许可以开发阻止无害的正常朊病毒蛋白向致病朊病毒蛋白构象转化的药物。
不存在抗朊病毒的内在防御机制
朊病毒比病毒小得多。由于它们从出生起就作为天然蛋白而存在，免疫应答对其不起作用。它们无毒，但只要转化为另一种结构就变得有害。这种结构使致病的朊病毒蛋白之间互相作用形成线状结构，发生沉积并最终破坏神经细胞。朊病毒蛋白发生沉积和累积性破坏的机制尚未完全清楚。与其他感染原相比，朊病毒颗粒是蛋白质，没有核酸。根据所谓种属屏障，朊病毒感染从一个物种向另一个物种传播的能力有些不同，这种屏障反映了不同物种朊病毒之间的结构关系如何。
动物和人类中的朊病毒疾病
毫无例外，所有已知的朊病毒都导致患者死亡。但症状前潜伏期和疾病进展度有很大差异。
瘙痒病-——一种绵羊朊病毒疾病，18世纪首次记载于冰岛。瘙痒病于1940年左右传入苏格兰。类似的朊病毒疾病感染其他动物如水貂、猫、鹿和驼鹿。
牛海绵状脑病（BSE）——疯牛病是近来备受公众关注的一种朊病毒疾病。在英国，疯牛病是由于牛食了用患瘙痒病的绵羊内脏生产的饲料添加剂而感染的。1985年，疯牛病的流行变得明显。由于潜伏期很长，流行病直到1992年才达到顶峰。仅在这一年中就有大约37000只动物患病。
卡莱顿 · 盖达塞克（Carleton Gajdusek，1976年诺贝尔生理学或医学奖得主）研究了在新几内亚人中发生的库鲁病。发现库鲁病的传播与某种食人肉的宗教仪式有关，认为是由一种未知“慢病毒”引起。这种致病原现在被鉴定为朊病毒。该X病从初症到死亡的发病期为3~12个月。
Gertsmann-Straüssler-scheinker（GSS）是—种遗传性痴呆症，源于编码人朊病毒蛋白的基因突变，约有50个带有GSS突变的家系已被鉴定。该病从初症明显到死亡发病期为2~6年。
致死性家族性失眠（FFI）是由于编码朊病毒蛋白基因的另一突变。已发现9个带有FFI突变的家系。该病从初症明显到死亡的发病期约为一年。
克雅氏病（CJD）发病率约为百万分之一。85~90%的病例表明它是自发性的。10~15%的CJD病由朊病毒蛋白基因突变引起。偶见CJD病来自感染。以前的感染是由从患者垂体生产的生长激素制剂传播而来。已知约有100个家系为CJD病突变携带者。该病从初症明显到死亡的发病期约为1年。
新型CJD病——一种可能来自于疯牛病传播的。1995年以来已发现有类CJD病症状的病人约20个。精神症状主要表现为忧郁，但不自主肌肉收缩和行走困难也较常见。
——译自Karolinska研究所Nobelf Samlingen的发言，互联网网址为http：//WWW. Nobel. se/announcement-97/medicine97. html