詹森——雌激素受體的發(fā)現(xiàn)者

郭曉強

雌激素受體的發(fā)現(xiàn)，加深了對雌激素作用機制的理解，推動了整個內(nèi)分泌學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展，也為乳腺癌的診斷和治療提供了重要標準。

今天，乳腺癌仍是一種嚴重威脅女性健康的疾病，距完全消除乳腺癌還任重道遠，但對部分類型乳腺癌的治療已獲巨大進步，其中之一是雌激素受體陽性乳腺癌?？衫么萍に厥荏w抑制劑來取得較好療效，這成為癌癥治療的成功案例之一。此治療模式的成功，部分得益于美國生物化學(xué)家詹森（Elwood Vernon Jensen，1920—2012）在雌激素受體研究領(lǐng)域的奠基性工作。

學(xué)業(yè)和職業(yè)

1920年1月13日，詹森出生于美國北達科他州的法戈市（Fargo），4歲時全家搬到俄亥俄州的斯普林菲爾德（Springfield），在當(dāng)?shù)赝瓿沙醯冉逃?。詹森的母親是一位學(xué)校老師，因此詹森很小就開始閱讀，4歲開始上學(xué)后連跳兩級。1940年，詹森從威騰伯格大學(xué)（Wittenberg University）畢業(yè)并取得化學(xué)學(xué)士學(xué)位，隨后進入芝加哥大學(xué)深造，跟隨著名有機化學(xué)家哈拉什（M.S.Kharasch）進行博士學(xué)位研究。

1941年太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)，詹森學(xué)業(yè)中斷。他最初想作為一名軍事飛行員參戰(zhàn)，因視力達不到標準未能如愿，轉(zhuǎn)而從事化學(xué)武器特別是毒氣的研發(fā)。由于在毒氣研究中全身心投入和防護措施不完善，詹森兩次遭遇重大事故，住院的經(jīng)歷使他深刻意識到有毒物質(zhì)的危害遠比想象的嚴重，逐漸萌生了從事生物醫(yī)學(xué)研究的想法。二戰(zhàn)期間詹森除研究毒氣外還參與哈拉什領(lǐng)導(dǎo)的橡膠人工合成，并取得一系列重大成果，1944年獲有機化學(xué)博士學(xué)位，也因此得到哈拉什的賞識和青睞，這對詹森的人生成功起了重要作用。

二戰(zhàn)結(jié)束后詹森獲古根海姆獎學(xué)金。并在哈拉什推薦下進入瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院，跟隨另一位有機化學(xué)家魯日奇（L.Ruzicka，1939年諾貝爾化學(xué)獎獲得者）學(xué)習(xí)類固醇激素化學(xué)，開始了從化學(xué)向醫(yī)學(xué)的初步過度。在瑞士期間，詹森的研究生涯未有太大起色，但一次意外的經(jīng)歷讓他產(chǎn)生了影響后來全部職業(yè)生涯的感悟。

作為一名未曾接受過系統(tǒng)爬山訓(xùn)練的新手，詹森和一位愛好爬山的同學(xué)在瑞士導(dǎo)游帶領(lǐng)下，成功地從瑞士一側(cè)（東北面）登頂歐洲阿爾卑斯山脈第二高峰——馬特峰（Matterhorn，4478米）。許多專業(yè)登山人士更傾向于從意大利或法國一側(cè)登頂，可是詹森他們以一種非同尋常的方式完成了任務(wù)。這次成功對詹森而言意義非同尋常：首先是敢于挑戰(zhàn)自我，其次是不迷信權(quán)威，最后是嘗試不同方法，條條大路通羅馬。詹森還從中歸納出自己一生都津津樂道的“變換方法”（alternative ap-proach）——當(dāng)從正面解決問題存在困難時，變換思維可能收獲意想不到的效果。

在瑞士學(xué)業(yè)即將完成之際，導(dǎo)師哈拉什建議詹森回到芝加哥大學(xué)開始一份全新的工作。芝加哥大學(xué)醫(yī)學(xué)院外科系的哈金斯（C.B.Huggins）正謀劃建立一個跨學(xué)科的癌癥研究小組，而哈拉什將詹森作為對醫(yī)學(xué)感興趣的化學(xué)研究者推薦給哈金斯。后者是卓越的泌尿外科醫(yī)生，于1941年和助手首次通過切除睪丸（去勢）或補充雌激素（抵消雄激素活性）而達到治療晚期前列腺癌的目的，因這項貢獻分享了1966年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

哈金斯對詹森十分滿意，他們之間的知識互補非常有利于開展研究，哈金斯可以輔導(dǎo)詹森醫(yī)學(xué)，而詹森可以傳授化學(xué)知識。1947年詹森正式加入芝加哥大學(xué)，成為外科助理教授，并成為1951年建立的本·梅癌癥研究實驗室（Ben May Laboratory for Cancer Research）的首批員工。

解開雌激素作用之謎

哈金斯對乳腺癌的治療亦有重要經(jīng)驗，首創(chuàng)切除腎上腺治療絕經(jīng)期后晚期乳腺癌婦女的療法。哈金斯還十分注重基礎(chǔ)科學(xué)研究，重點內(nèi)容在雌激素的生物學(xué)作用。注射極微量雌二醇可使幼鼠子宮和其他生殖器官表現(xiàn)出驚人的生長速度。雌激素的這種效應(yīng)深深吸引了詹森的注意。當(dāng)哈金斯建議詹森開展雌激素作用機制的研究時，詹森欣然接受。

雌激素研究可追溯到20世紀初。1905年，英國生理學(xué)家斯塔林（E.Starling）首次提出激素（hormone，有人音譯為荷爾蒙）一詞，該詞源自希臘語，意思是“喚起”或“激發(fā)”。激素概念的提出極大地推動了內(nèi)分泌領(lǐng)域的快速發(fā)展。在隨后數(shù)年間，大量激素如胰島素、腎上腺素和糖皮質(zhì)激素等先后被發(fā)現(xiàn)，而雌激素則于1929年由德國化學(xué)家布特南特（A.F.J.Butenandt，1939年因性激素的發(fā)現(xiàn)分享諾貝爾化學(xué)獎）和美國生物化學(xué)家多伊西（E.A.Doisy，1943年由于維生素K的發(fā)現(xiàn)分享諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎）獨立分離成功。研究還闡明了雌激素等的生物學(xué)功能，包括胚胎發(fā)育、組織生長和性器官保持等。但一直不清楚這些激素發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)的機制。

在1950年代，物質(zhì)和能量代謝是當(dāng)時生命科學(xué)研究的重點與主流。生物化學(xué)家普遍認為，雌激素進入細胞后可被特定的酶氧化為雌酮，同時釋放出氫，生成煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸（NADPH），NADPH通過參與特定代謝通路而發(fā)揮多重生物學(xué)效應(yīng)，雌酮還可被相關(guān)酶進一步還原為雌二醇而重生，因此NADPH（還原氫）是雌激素作用機制的重要中介分子。這些假說很符合主流的生物化學(xué)觀點，卻無法解釋一些不帶還原氫的雌激素類似物如己烯雌酚的作用。詹森決定使用“變換方法”來解決這個難題，不去關(guān)注激素如何作用于器官，而是觀察器官對激素有何種影響。為了實現(xiàn)這個目標，首要解決的關(guān)鍵問題是激素檢測。激素發(fā)揮生理作用的濃度極低，常規(guī)方法根本無法檢測成功，而放射性同位素標記是一種非常理想的方法。

1957年，詹森在博士后幫助下設(shè)計出用氫的放射性同位素氚（³H）替換雌二醇中正常氫（¹H）的設(shè)施，最終在芝加哥大學(xué)費米實驗室合成了氚標記的雌二醇，從而將雌二醇檢測靈敏度提升到萬億分之一克。

隨后·詹森等人將生理劑量的氚標記雌二醇注射到未成年雌性大鼠體內(nèi)，然后通過檢測同位素的放射活性，追蹤雌二醇在不同器官（包括子宮、陰道、肝臟、腎臟、血液和肌肉）內(nèi)的分布與滯留。他們發(fā)現(xiàn)，在非生殖器官中雌二醇濃度會迅速衰減，而在子宮和陰道里則可保存較長的時間，提示這些器官中可能存在一種結(jié)合雌二醇的物質(zhì)。而且研究還發(fā)現(xiàn)，在整個過程中雌二醇未發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，即未出現(xiàn)氫的轉(zhuǎn)移，從而否定了代謝學(xué)說。

1958年，詹森在奧地利維也納舉辦的學(xué)術(shù)會議上，首次提出了雌激素作用機制的假說，即雌激素通過與子宮和陰道等器官內(nèi)特定物質(zhì)結(jié)合而發(fā)揮促生長效應(yīng)。為了更容易讓科學(xué)界接受，詹森并未將這種物質(zhì)稱為受體，而是命名為親雌激素蛋白（estrophilin）。詹森的這一假說當(dāng)時并未引起足夠多的人關(guān)注，在他做報告的會場里僅有5位聽眾，其中3位還是大會報告人。科學(xué)界普遍接受細胞膜上存在受體的概念，對這種在細胞質(zhì)中發(fā)揮作用的受體并不認同。相反，這看上去更像酶的作用。因此，未引起廣泛的共鳴也不足為奇。

隨后詹森和同事深入研究雌激素的作用機制，與戈爾斯基（J.Gorski）等人一起確定了雌二醇可穿過細胞膜進入細胞內(nèi)，首先在細胞質(zhì)中與受體結(jié)合而形成復(fù)合物，這種結(jié)合可將受體活化并遷移到細胞核，通過和特定DNA序列結(jié)合而啟動靶基因表達，從而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。這就是雌激素受體發(fā)揮作用的兩步機制。隨著有關(guān)雌激素受體機制的闡述逐步完善和其他相關(guān)激素作用機制的研究取得進展，到1960年代中期，細胞內(nèi)也存在受體的概念逐漸被科學(xué)界所接受。

詹森的這一開創(chuàng)性成果，為類固醇受體的研究奠定了基礎(chǔ)并鋪平了道路。在隨后20年時間內(nèi)，多種類固醇激素包括睪酮、孕酮、糖皮質(zhì)激素、醛固酮以及類固醇樣維生素——維生素D3等的受體先后被鑒定。1986年，雌激素受體基因被克隆，進一步推動了該領(lǐng)域的快速發(fā)展。這些類固醇激素受體都在細胞核中發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)，并且在結(jié)構(gòu)和作用模式上相似，因此統(tǒng)稱為核受體。人類存在48種核受體（小鼠為49種），構(gòu)成一個大的蛋白質(zhì)超家族。關(guān)于核受體超家族的研究是目前生命科學(xué)中最活躍的前沿領(lǐng)域之一，對許多發(fā)育機制及相關(guān)疾病如肥胖、糖尿病等的理解和治療產(chǎn)生了深遠影響，詹森也被科學(xué)界稱為“核受體之父”。雌激素受體與乳腺癌治療

隨著雌激素受體逐漸得到證實，詹森開始考慮其研究成果的臨床意義，而乳腺癌的治療成為重點考慮對象。

對乳腺癌治療真正意義的突破出現(xiàn)于19世紀末。1896年英國醫(yī)生比特森（G.Beatson）首創(chuàng)卵巢切除術(shù)治療乳腺癌，開創(chuàng)了乳腺癌內(nèi)分泌治療。在隨后幾十年中，卵巢切除術(shù)得到完善和發(fā)展。到1950年代，研究人員又開發(fā)出腎上腺甚至垂體的切除手術(shù)，治療絕經(jīng)期后的乳腺癌患者。這些手術(shù)的共同特點在于減少了患者體內(nèi)的雌激素含量。但是這些治療方案存在兩個根本性的缺陷。首先存在治療的有效性問題，只對1/3的乳腺癌患者有效，對其余2/3無效，且手術(shù)效果須到8個月才可判斷，因此手術(shù)無效的2/3患者還被耽擱了其他治療方法如化療等的施行。這種治療效果差別背后的機制困擾著臨床醫(yī)生。其次，外科手術(shù)使許多女士望而卻步，能否找到一種替代療法呢？這也是一個重要的研究方向。

詹森推測，雌激素受體是雌激素促生長效應(yīng)之必要中介，因此可能在乳腺癌細胞的生長過程中也發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。這意味著檢測乳腺癌患者雌激素受體的含量，可能對治療效果評判具有重要意義。詹森開發(fā)出蔗糖密度梯度離心檢測雌激素受體分子含量的方法。對手術(shù)治療的乳腺癌患者進行檢測發(fā)現(xiàn)，雌激素受體含量越高，去雌激素手術(shù)的治療效果越顯著。1971年，詹森首次報道了這一發(fā)現(xiàn)，并提出雌激素受體陽性可作為乳腺癌手術(shù)治療之重要依據(jù)，隨后的大樣本分析進一步證實了這一結(jié)論，它逐漸成為乳腺癌內(nèi)分泌治療入選的重要標準。

然而，雌激素受體的密度梯度離心方法，其敏感性較低，從而給早期乳腺癌的篩查帶來巨大不便，而特異性抗體檢測可極大地提高測試靈敏性，但抗體遲遲無法制備成功。詹森再次利用“變換方法”，利用蔗糖密度梯度離心，分離出氚標記雌激素-雌激素受體-抗體三元復(fù)合物，進一步從復(fù)合物中分離出雌激素受體的抗體，1977年完成多克隆抗體的制備，1980年獲得了單克隆抗體。利用這些抗體開發(fā)出雌激素受體酶聯(lián)免疫試劑盒和細胞免疫組化試劑，極大地增加了臨床乳腺癌患者雌激素受體含量分析的敏感性，更好地確定了雌激素受體陽性乳腺癌患者切除卵巢的預(yù)后顯著好于雌激素受體陰性患者，從而更加方便了臨床篩查。此外，雌激素受體的抗體還為受體基因克隆提供了重要的材料，也成為其他核受體研究的重要借鑒。

1970年代初，詹森開始尋找可替代外科手術(shù)治療乳腺癌的藥物。詹森和喬丹（V.C.Jordan）發(fā)現(xiàn)，雌激素受體陽性的乳腺癌患者對一種抗雌激素物質(zhì)——他莫昔芬（tamoxifen）的治療有較高敏感性。他莫昔芬最早開發(fā)用作女性避孕藥，可是因效果有限且毒性較大而被放棄，但在乳腺癌治療中被測試出理想效果。1977年，美國食品和藥品管理局批準他莫昔芬應(yīng)用于晚期乳腺癌治療，1990年又批準用于乳腺癌預(yù)防。1998年的一個大樣本實驗表明，他莫昔芬對預(yù)防乳腺癌的發(fā)生有重要的益處。

詹森的這兩項發(fā)現(xiàn)使成千上萬名乳腺癌婦女免于不必要手術(shù)的痛苦，改用簡單服藥的方式來接受治療：還為他莫昔芬治療乳腺癌的適應(yīng)證提供了科學(xué)標準一一雌激素受體陽性，從而每年挽救或延長了十萬多名乳腺癌患者的生命。詹森第二任妻子赫博格（H.Herborg）也患有乳腺癌，檢測結(jié)果為雌激素受體陽性，通過他莫昔芬治療而取得理想效果，生存期已愈十年。他又積極探索雌激素受體抑制劑的作用機制，從而為開發(fā)更好的乳腺癌治療藥物和減少治療副作用提供有力支持。內(nèi)分泌領(lǐng)域的先驅(qū)

1960年，詹森升任芝加哥大學(xué)泌尿外科教授，1969年接替哈金斯擔(dān)任本，梅癌癥研究實驗室主任。1990年，年已七旬的詹森從芝加哥大學(xué)退休，但仍先后在國立衛(wèi)生研究院、康奈爾醫(yī)學(xué)院、漢堡大學(xué)和瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院等繼續(xù)從事科學(xué)研究。2002年，詹森成為辛辛那提大學(xué)醫(yī)學(xué)院細胞生物學(xué)系訪問教授，又不知疲倦地工作了近十年。2012年12月16日，詹森由于肺炎并發(fā)癥在辛辛那提郊區(qū)一家護理和康復(fù)中心去世，享年92歲。

詹森完成了兩項奠基性工作：確立了細胞核受體的存在（以區(qū)別于經(jīng)典細胞膜受體），從而開創(chuàng)了一個全新的研究領(lǐng)域；開發(fā)出雌激素受體檢測方法，革新了乳腺癌的分類和治療。詹森一直被視為諾貝爾獎熱門人選，2008年曾被認為是最有可能的一年，因為那年恰逢雌激素受體提出50周年。由于諾貝爾獎不授予已去世人士，因此詹森將永遠無法得到諾貝爾獎青睞，這不能不說是一件憾事。但詹森所做卓越貢獻已被科學(xué)界（開創(chuàng)核受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究領(lǐng)域）和醫(yī)學(xué)界（為乳腺癌治療提供新選擇）所銘記，他的發(fā)現(xiàn)為眾多乳腺癌患者帶來了巨大福音。

詹森由于重要貢獻而榮獲多項科學(xué)獎勵，包括美國通用癌癥凱特林基金會獎（Kettering Prizc of theGM Cancer Foundation，1980年）、美國內(nèi)分泌學(xué)會最高獎科克獎（Fred Conrad Koch Award，1984年）、加拿大蓋爾德納基金獎（cairdner Foundation Award，1979年）和美國拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)獎（2004年）等。詹森為美國科學(xué)院院士（1974年）、美國藝術(shù)和科學(xué)院院士（1975年），還曾擔(dān)任美國內(nèi)分泌學(xué)會主席（1980—1981年）。

芝加哥大學(xué)本，梅癌癥研究系的廖（S.Liao）認為，詹森在應(yīng)用化學(xué)知識解決生物學(xué)問題方面表現(xiàn)得異常細心和嚴謹，通過開發(fā)同位素標記雌二醇而為雌激素受體及功能的研究奠定了基礎(chǔ)。芝加哥大學(xué)榮譽教授德松布爾（E.DeSombre）則對詹森的工作給予了更高的評價，認為這是偉大技術(shù)創(chuàng)新和新穎概念的一項聯(lián)合，詹森提出的簡單但具有深刻思想的雌激素受體概念。對基礎(chǔ)和臨床生理學(xué)都產(chǎn)生了深遠影響，不僅加深了對雌激素作用機制的認識，還對其他類固醇激素的研究起到了推動作用。

關(guān)鍵詞：詹森 雌激素 受體 乳腺癌