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2. 从Toll基因到昆虫先天免疫

送交者: 细雨如烟[☆。空谷幽兰。☆] 于 2021-09-21 15:38 已读 551 次  

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从Toll基因到昆虫先天免疫

1941年8月2日,霍夫曼出生在卢森堡埃希特纳赫,他的父亲是一位高中生物学教师。霍夫曼童年的美好时光就是跟随父亲到乡下的池塘收集和辨认各种昆虫,在父亲的熏陶下,霍夫曼痴迷于昆虫的世界,并在17岁那年发表了题为“卢森堡水生异翅目昆虫”的论文。这不免让人联想起达尔文的童年趣事,生命科学的发现之路总是惊人的相似,达尔文对自然的观察和探索成就了《物种起源》,而热爱和好奇心让霍夫曼从大自然到实验室,一路走进昆虫的世界,敲开了诺贝尔奖的大门。


 


昆虫类占所有现存动物物种的80%左右,它们在植物授粉中功勋卓著,同时在传播微生物病原体和破坏农作物中臭名昭著。从零到一的发现往往来自于问出一个最基本和最重要的科学问题,这在科学史上屡试不爽。霍夫曼从小就注意到昆虫能够完美地抵抗感染,然而昆虫是否具有免疫力,又是如何产生抵抗病毒和细菌感染的物质,构筑自身的防御工事,这些问题都让霍夫曼着迷。


 


强大的内在驱动力让霍夫曼大学毕业后来到皮埃尔·乔利教授的实验室,这是当时斯特拉斯堡大学唯一一个对昆虫模型进行研究的小组。在实验室昆虫内分泌相关的研究中,昆虫个体间的器官移植很常见,然而却从来没有发生过感染,乔利教授意识到昆虫中必然存在着某种抗菌防御反应,而霍夫曼也对这一现象表现出极大的兴趣,他在博士期间的研究课题就是对蚱蜢抗菌防御机制的研究。


 


在20世纪60年代,霍夫曼只能借助实验生物学、经典组织学和电子显微镜来研究这个课题,他观察到在微生物感染发生后,蚱蜢血液中的吞噬细胞会大量增加,成为其抵御感染的重要手段,那时人们对昆虫的造血还知之甚少,霍夫曼最终在蚱蜢幼虫和成虫的腹部背侧血管附近鉴定出了造血组织,并进一步探究了造血组织的功能。




霍夫曼发现,经过X射线照射的蚱蜢会很快死于微生物感染引起的败血症,而假照射组则能正常存活,这确认了昆虫造血系统在抗菌防御方面的关键作用,这一发现也为他之后很多年的研究工作奠定了基础。




朱尔斯·霍夫曼(Jules A. Hoffmann)

为了深入研究昆虫的先天免疫防御机制,霍夫曼转而以果蝇作为模式生物进行基因水平的研究。1996年,通过人工诱导果蝇的基因突变,观察果蝇的性状,霍夫曼揭示了果蝇Toll基因在识別感染源、激活天然免疫反应中具有关键作用。Toll基因突变阻断了细胞受到刺激后产生抗菌肽的通路,从而使果蝇失去抵抗细菌和真菌的功能。小小的果蝇推动免疫学跨出了一大步,在诺贝尔奖的丰碑上,果蝇作为研究模型又立下大功一件。


 


霍夫曼与妻子既是生活中的伉俪,也是科研中的工作伙伴,在学术报告的致谢环节,霍夫曼总会首先表达对妻子的感谢。值得一提的是,霍夫曼与中国渊源颇深,2011年10月3日下午,当诺贝尔奖评委会打来电话时,霍夫曼夫妇正在上海浦东世纪公园旁的一家餐厅品尝螃蟹,而就在9月28日他刚刚在香港获得邵逸夫奖。




得知获得诺奖,正在中国访问交流之际,中科院上海生命科学院的同行和老友随即为他送来了鲜花和祝贺。近几年,霍尔曼与中国的情缘愈加深厚,与中国科学家合作开展了很多研究项目,致力于抗病毒、抗感染以及肿瘤防治领域的基础研究和应用。

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