原標(biāo)題:發(fā)明激素測(cè)定方法卻放棄專利,獲諾獎(jiǎng)后,她還要成為世界最佳
羅莎琳·薩斯曼·耶洛(Rosalyn Sussman Yalow),一個(gè)美國(guó)出生的猶太女孩走上物理之路,并投身于核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。她與合作者找出了2型糖尿病真正的病因,并受此啟發(fā)創(chuàng)立了放射免疫分析法,這項(xiàng)創(chuàng)舉使精準(zhǔn)測(cè)量體內(nèi)微量物質(zhì)成為可能,后來廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。羅莎琳因此獲得了1977年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。正如那個(gè)時(shí)代稀少的其他女科學(xué)家一樣,羅莎琳的科研旅途并不平坦,但她從未放棄,不畏困難;她所追求的,是所有人中的最佳,而不僅僅是女性群體。
“望遠(yuǎn)鏡帶我們了解天空;顯微鏡為我們打開微生物世界;而放射性同位素方法論,以放射免疫分析法(RIA)為例,在科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?yàn)槿祟愰_辟出了嶄新前景?!?/p>
——羅莎琳·薩斯曼·耶洛
撰文 | 維羅妮卡
1977年冬日,羅莎琳·薩斯曼·耶洛 (Rosalyn Sussman Yalow, 1921~2011) 作為當(dāng)年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主,受邀出席瑞典的頒獎(jiǎng)晚宴。她的丈夫亞倫·耶洛 (Aaron Yalow) 作為家屬一同出席,與她分坐在晚宴長(zhǎng)桌的兩側(cè)。
負(fù)責(zé)引領(lǐng)羅莎琳上臺(tái)的是一名年輕學(xué)生,他手中的座位表寫有兩位耶洛博士 (Dr. Yalow) 。學(xué)生徑直走向亞倫,自信地站在他身后,認(rèn)為這位便是即將上臺(tái)發(fā)言的耶洛博士。羅莎琳看到這一幕,爽朗地笑出聲來。她大方地起身,緩緩走向長(zhǎng)桌的一端。學(xué)生鬧了個(gè)大紅臉,在一眾名流的小聲哄笑中,快步走向長(zhǎng)桌盡頭,與對(duì)側(cè)的羅莎琳匯合。羅莎琳友好地與他握手,輕聲安撫不知所措的年輕學(xué)生,并跟隨他走向了演講臺(tái)。
圖1. 1977年12月10日,羅莎琳·耶洛在諾貝爾頒獎(jiǎng)晚宴上,身旁坐著瑞典國(guó)王卡爾十六世·古斯塔夫(Carl XVI Gustaf)。| 圖源:William A. Bauman and Benjamin Yalow(羅莎琳之子)
這則軼事是羅莎琳·耶洛多重身份的縮影:兢兢業(yè)業(yè)的科學(xué)研究者、關(guān)心學(xué)生的導(dǎo)師、科學(xué)舞臺(tái)上的發(fā)言人,以及兩個(gè)孩子的母親。從不受重視的女學(xué)生到名揚(yáng)天下的諾獎(jiǎng)得主,羅莎琳的科研之路崎嶇坎坷。但她向來目標(biāo)明確,從不向困難屈服。只要下定決心,便將全力以赴,做到盡善盡美。
她是野心勃勃的玫瑰,即使扎根于貧瘠的土壤,也要將枝椏伸至天際。
成為小學(xué)老師,還是物理學(xué)家?
羅莎琳家族中的數(shù)位女性,皆有一身“反骨”。外祖母貝爾莎 (Bertha) 出生于顯赫的德國(guó)上流家庭,卻違抗家族命令,嫁給一名商人,并隨之來到美國(guó)。在貝爾莎的6個(gè)孩子當(dāng)中,克拉拉 (Clara) ——也就是羅莎琳的母親——是最叛逆的一個(gè)??死穆敺f、堅(jiān)強(qiáng)與其母親如出一轍,選擇的伴侶也同樣是個(gè)勤奮踏實(shí)的商人,名為西蒙·薩斯曼 (Simon Sussman) 。
薩斯曼夫婦組成了一個(gè)典型的猶太家庭,定居于素有“東歐移民的大熔爐”之稱的美國(guó)紐約城曼哈頓下東區(qū),并在1921年迎來了他們的女兒羅莎琳·薩斯曼。羅莎琳?qǐng)?zhí)著堅(jiān)定,自信且無畏,被她的兄長(zhǎng)戲稱為“蜂后” (The Queen Bee) 。
雖然薩斯曼夫婦未曾讀過高中,但他們的兩個(gè)孩子有出眾的學(xué)習(xí)天分。羅莎琳進(jìn)入亨特學(xué)院 (Hunter College,現(xiàn)紐約城市大學(xué)) 就讀,這是紐約市教育系統(tǒng)中一所專為女子而設(shè)、學(xué)費(fèi)全免的學(xué)院。她在數(shù)學(xué)和化學(xué)學(xué)科上表現(xiàn)出色,而在學(xué)校物理教授赫伯特·奧迪斯 (Herbert N. Otis) 和杜安·羅勒 (Duane Roller) 的影響下,羅莎琳對(duì)物理產(chǎn)生了濃厚興趣。
在20世紀(jì)30年代后期,物理學(xué),尤其是核物理學(xué),是時(shí)下最熱門的研究領(lǐng)域。按照羅莎琳的話說,“似乎每一項(xiàng)重大實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)出都伴隨著一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。”瑪麗·居里 (Marie Curie, 1867~1943) 的自傳一經(jīng)問世,羅莎琳便將其奉為珍寶,認(rèn)為它是“有抱負(fù)的年輕女科學(xué)家們的必讀書目”。在1939年1月,恩利克·費(fèi)米 (Enrico Fermi, 1901~1954) 在哥倫比亞大學(xué) (Columbia University) 舉辦了一場(chǎng)以核裂變?yōu)橹黝}的學(xué)術(shù)研討會(huì)。這引發(fā)了有關(guān)核戰(zhàn)爭(zhēng)的恐懼與憂慮,也同時(shí)為放射性同位素在醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用打開了廣闊空間。羅莎琳參加了這場(chǎng)研討會(huì),被費(fèi)米的演說深深感染,從此在內(nèi)心埋下了研究放射性同位素的火種。
1940年是羅莎琳在亨特學(xué)院度過的最后一年,她開始謀劃未來的道路。羅莎琳懷著滿腔的熱情,想在核物理領(lǐng)域繼續(xù)深造,但父母希望她從實(shí)際出發(fā),安分地當(dāng)一名小學(xué)老師。畢竟在當(dāng)時(shí),一個(gè)猶太女學(xué)生想要入選不錯(cuò)的研究生項(xiàng)目并獲得經(jīng)濟(jì)支持,好似天方夜譚。果不其然,羅莎琳申請(qǐng)的學(xué)校接連發(fā)來拒信。
在焦頭爛額之際,亨特學(xué)院的物理學(xué)教授杰羅爾德·撒迦利亞 (Jerrold Zacharias, 1905~1986) 伸出援手,將她推薦給了哥倫比亞大學(xué)內(nèi)科和外科醫(yī)生學(xué)院 (Columbia University’s College of Physicians and Surgeons) 的魯?shù)婪颉ど岫骱D?(Rudolf Schoenheimer, 1898~1941) 教授當(dāng)秘書。羅莎琳接受了這份兼職工作,為此不得不學(xué)習(xí)速記,但也獲得了旁聽研究生課程的機(jī)會(huì)。1941年1月,羅莎琳正式從亨特學(xué)院畢業(yè),成為該校物理學(xué)專業(yè)的首位畢業(yè)生。
1941年2月,伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校 (University of Illinois at Urbana-Champaign,UIUC) 物理系向羅莎琳伸出了橄欖枝,愿意為她免除學(xué)費(fèi),并提供每月70美元的助教薪資。羅莎琳喜出望外,這是她申請(qǐng)的學(xué)校中最具聲望的一所。她快樂地撕掉了速記本,在當(dāng)年9月正式步入物理學(xué)殿堂。羅莎琳始終認(rèn)為,是第二次世界大戰(zhàn)致使大量男性勞動(dòng)力應(yīng)征入伍,才讓她獲得了寶貴的求學(xué)機(jī)會(huì)。但當(dāng)時(shí)美國(guó)尚未正式加入戰(zhàn)爭(zhēng),她也是工學(xué)院400名教職工中唯一的女性。事實(shí)上,羅莎琳是該院自1917年以來的首位女性成員。
踏上核醫(yī)學(xué)之路
在入學(xué)首日,羅莎琳與同班同學(xué)亞倫·耶洛相識(shí)。同樣出身于猶太家庭的他們逐漸彼此吸引,并在兩年后締結(jié)了婚姻。由于亨特學(xué)院在1940年9月才開設(shè)物理學(xué)課程,與班里同學(xué)相比,羅莎琳的物理基礎(chǔ)較為薄弱,她不得不加倍努力以彌補(bǔ)差距。在入學(xué)前的夏天,羅莎琳專程前往紐約大學(xué) (New York University) 學(xué)習(xí)了兩門物理學(xué)暑期課程。在入學(xué)第一年,除三門研究生課程外,羅莎琳額外旁聽了兩門本科生課程,還為做好助教工作而專程觀摩一位明星講師的課堂。
圖2. 20世紀(jì)40年代的羅莎琳·耶洛和亞倫·耶洛。| 圖源:Benjamin Yalow(羅莎琳之子)
即使日程繁忙,羅莎琳依舊表現(xiàn)優(yōu)異:她的兩門課程拿到全A,另一門光學(xué)課程的理論部分拿了A,而實(shí)驗(yàn)部分拿到A-。但物理系主任卻對(duì)此表示:“這個(gè)A-證明了女性不能勝任實(shí)驗(yàn)工作。”驕傲的羅莎琳沒有放在心上,依舊執(zhí)著堅(jiān)定地追求物理學(xué)真理。她夜以繼日地在實(shí)驗(yàn)室里沉迷研究,學(xué)習(xí)制作及使用測(cè)量放射性物質(zhì)的儀器。1942年,她獲得碩士學(xué)位;不到三年,1945年2月她獲得核物理博士學(xué)位,比其他同學(xué)提早了一整個(gè)學(xué)期。
當(dāng)年UIUC錄取羅莎琳的前提條件,便是不負(fù)責(zé)提供畢業(yè)后的教職。羅莎琳畢業(yè)時(shí),二戰(zhàn)仍未結(jié)束,沒有大學(xué)愿意給一名猶太女性提供教職。她回到紐約市,在聯(lián)邦電信實(shí)驗(yàn)室 (Federal Telecommunications Laboratory) 擔(dān)任助理工程師,隸屬于歐洲公司IT&T。1945年9月,亞倫博士畢業(yè),來到紐約布朗克斯的蒙蒂菲奧里醫(yī)院 (Montefiore Hospital) 的醫(yī)學(xué)物理部門工作。
二戰(zhàn)結(jié)束后,IT&T研究團(tuán)隊(duì)遷至歐洲,羅莎琳回到母校亨特學(xué)院擔(dān)任臨時(shí)副教授,但這份教學(xué)工作無法幫助她實(shí)現(xiàn)科研追求。彼時(shí),核醫(yī)學(xué)正在興起,需要大量會(huì)制備和處理放射性同位素的核物理學(xué)家。通過丈夫的引薦,羅莎琳得以認(rèn)識(shí)醫(yī)學(xué)物理學(xué)家伊迪絲·昆比 (Edith Quimby, 1891~1982) ,昆比被認(rèn)為是核醫(yī)學(xué)創(chuàng)始人之一。羅莎琳來到昆比的實(shí)驗(yàn)室參觀學(xué)習(xí),憑借出眾的分析和學(xué)習(xí)能力,羅莎琳很快掌握了臨床放射性同位素示蹤技術(shù)。
一天,昆比接到了布朗克斯退伍軍人管理醫(yī)院 (Bronx Veterans Administration Hospital, VA Hospital) 放療科主任伯納德·洛斯威特 (Bernard Roswit,1910~2001) 的電話,尋求有關(guān)開展臨床放射性同位素工作的建議。昆比帶羅莎琳去見了她的老板焦阿基諾·菲爾拉 (Gioacchino Failla,1891~1961) 。經(jīng)過短暫的交談,菲爾拉對(duì)羅莎琳大為贊賞。他撥通洛斯威特的電話:“老伙計(jì),聽說你想要開展放射性同位素工作,我這兒有個(gè)你不能錯(cuò)過的人。”
1947年12月,羅莎琳應(yīng)邀來到VA醫(yī)院,擔(dān)任放射性同位素中心的兼職顧問。起初,這里只是個(gè)看門人的房間,狹小簡(jiǎn)陋。依靠退伍軍人項(xiàng)目提供的小筆資金和一腔熱情,羅莎琳與同事們很快將其發(fā)展完善。除為醫(yī)院生產(chǎn)放射性同位素以外,羅莎琳也和洛斯威特等醫(yī)生合作發(fā)表了8篇相關(guān)論文。
圖3. 羅莎琳在VA醫(yī)院的實(shí)驗(yàn)室中認(rèn)真工作。| 圖源:Benjamin Yalow(羅莎琳之子)
1950年1月,羅莎琳從亨特學(xué)院辭職,全職加入VA醫(yī)院。隨后不久,擔(dān)任她直屬上司的醫(yī)生便辭職了。羅莎琳的能力得到了洛斯威特的認(rèn)可,因而被允許自主選擇替代的醫(yī)生。在搜尋的過程中,羅莎琳與所羅門·伯森醫(yī)生 (Solomon Berson, 1918~1972) 一拍即合,由此開始了長(zhǎng)達(dá)22年的合作。
“在交談半小時(shí)以后,我就確定他是我見過最聰明的人”,羅莎琳在多年以后如是說道。
天衣無縫的合作拍檔,共創(chuàng)諾獎(jiǎng)成果
羅莎琳是核物理學(xué)家,沒有接受過系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)教育,而伯森是生理學(xué)、解剖學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)碩士。他們?cè)趯I(yè)知識(shí)上互補(bǔ),彼此傾囊相授并互相監(jiān)督,以最嚴(yán)格的方式訓(xùn)練對(duì)方。他們的辦公桌相對(duì)放置,便于隨時(shí)交流想法。兩人都思維敏捷,能完美跟上對(duì)方的節(jié)奏,一對(duì)最佳科研拍檔由此誕生。伯森名義上是羅莎琳的上司,但從1951年7月發(fā)表第一篇論文以來,他一直堅(jiān)持以實(shí)際貢獻(xiàn)決定論文署名的公平原則。在他們合作發(fā)表的數(shù)十篇論文中,有時(shí)伯森是第一作者,有時(shí)則是羅莎琳。
二人合作開展的首個(gè)研究,是運(yùn)用放射性同位素估測(cè)循環(huán)血量 (circulating blood volume) ,他們的研究成果比早期的測(cè)量方法精確得多。
在此之后,他們用131I標(biāo)記白蛋白及其他血清蛋白,以研究不同蛋白合成、降解及清除的速率。同時(shí),兩人還將目光轉(zhuǎn)向了甲狀腺功能研究。彼時(shí),臨床常用的甲亢和甲減診斷方法是讓患者口服131I,但耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)天,結(jié)果也不夠準(zhǔn)確。羅莎琳自主設(shè)計(jì)了檢測(cè)甲狀腺放射性的儀器[5],與伯森一同將131I注入患者靜脈,以測(cè)量甲狀腺對(duì)碘的吸收情況和血漿清除率。他們發(fā)明的測(cè)量方法僅耗時(shí)35分鐘,且測(cè)量結(jié)果不受外部因素影響,論文一經(jīng)問世便被盛贊為“對(duì)放射性同位素示蹤診斷法最重要的貢獻(xiàn)” (the most important contribution to the problem of diagnostic tracer procedures) 。
圖4. 由羅莎琳設(shè)計(jì)的可測(cè)量患者甲狀腺放射性強(qiáng)度的儀器。| 圖源:The American Society for Clinical Investigation
1954年,伯森升任聯(lián)邦退伍軍人醫(yī)療系統(tǒng)中首個(gè)獨(dú)立的放射性同位素中心的主任。在為VA醫(yī)院提供臨床核醫(yī)學(xué)服務(wù)以外,伯森和羅莎琳對(duì)于研究方向擁有絕對(duì)的自主權(quán)。盡管資金非常有限,僅來源于微薄的部門預(yù)算和退伍軍人醫(yī)療研究計(jì)劃,他們依然產(chǎn)出了輝煌的研究成果。在深入研究甲狀腺功能的同時(shí),羅莎琳和伯森對(duì)胰島素的興趣也與日俱增。
選擇胰島素,有部分個(gè)人原因。羅莎琳的丈夫亞倫在12歲時(shí)便確診1型糖尿病,需要每日注射胰島素。更重要的是,糖尿病是繼甲亢和甲減之后發(fā)病率最高的內(nèi)分泌疾病,但胰島素的代謝過程仍充滿未知。在當(dāng)時(shí)的認(rèn)知中,1型糖尿病以胰腺產(chǎn)生的胰島素不足為特征;而在2型糖尿病中,胰島β細(xì)胞功能正常,患者血糖升高的原因成謎。1952年,亞瑟·米爾斯基 (Arthur Mirsky, 1907~1974) 提出假設(shè),認(rèn)為2型糖尿病患者的肝臟中可能存在胰島素酶,造成患者體內(nèi)胰島素減少速率高于正常值。
為驗(yàn)證米爾斯基的假設(shè),羅莎琳和伯森將131I標(biāo)記的胰島素注射入糖尿病和非糖尿病患者體內(nèi),在數(shù)小時(shí)后收集患者血液樣本,測(cè)量放射性強(qiáng)度。意料之外的是,糖尿病患者血液中胰島素存在時(shí)間比非糖尿病患者的對(duì)照組更長(zhǎng)。他們還注意到,在從未接受過胰島素治療的糖尿病患者中,胰島素減少速率與對(duì)照組相同。
所以,2型糖尿病的致病原因并不在于患者體內(nèi)胰島素的含量,那是因?yàn)槭裁??在重?fù)的電泳、離心和沉淀之后,他們發(fā)現(xiàn)接受胰島素治療的患者體內(nèi),131I標(biāo)記的胰島素并非游離態(tài),而是與γ-球蛋白相結(jié)合。羅莎琳和伯森敏銳地意識(shí)到,這極有可能是一種抗體。與抗體的結(jié)合延長(zhǎng)了胰島素在患者體內(nèi)的半衰期,也阻礙了胰島素對(duì)血糖的調(diào)控。
圖5. 在接受過或未接受過胰島素治療的患者中經(jīng)靜脈注射131I標(biāo)記胰島素后,放射性強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線。曲線MN2為患者接受為期4個(gè)月的胰島素治療后,曲線MN1為胰島素治療以前。圖中可見MN2的放射性強(qiáng)度(胰島素含量)下降速率明顯低于MN1。| 圖源:Rosalyn Yalow’s Nobel Lecture
羅莎琳和伯森撰寫了一篇20頁的論文,投稿至《臨床研究雜志》 (Journal of Clinical Investigation, JCI) ,卻收到了拒信。在多年以后的諾貝爾獎(jiǎng)致辭上,羅莎琳還自豪地向觀眾展示了這封拒信。審稿人和雜志編輯認(rèn)為,像胰島素這么小的蛋白質(zhì)不具有免疫原性,無法讓人體產(chǎn)生抗體。彼時(shí),證明抗體存在的唯一方式是觀察到抗原-抗體復(fù)合物形成的沉淀,大部分人認(rèn)為可溶性抗原-抗體復(fù)合物并不存在。在編輯的要求下,羅莎琳和伯森作出妥協(xié),將標(biāo)題中的“抗體”替換為“球蛋白”,才換來了1956年的論文出版。
羅莎琳和伯森揭示了2型糖尿病的真正病因——胰島素抵抗,而非胰島素不足。由此,2型糖尿病的治療策略也得到糾正。論文出版之后,很快在多方的重復(fù)實(shí)驗(yàn)中得到認(rèn)證,在免疫學(xué)和糖尿病治療領(lǐng)域掀起波瀾。人們意識(shí)到,為了避免抗體產(chǎn)生,糖尿病患者不能注射以往常用的豬、牛胰島素,應(yīng)改用人源性胰島素?,F(xiàn)如今,批量生產(chǎn)的胰島素經(jīng)基因工程的編輯,已做到與人源性胰島素完全一致。
圖6. 1957年,美國(guó)糖尿病協(xié)會(huì)授予羅莎琳·耶洛和所羅門·伯森禮來獎(jiǎng)(Eli Lilly Award),此為二人獲獎(jiǎng)后的合影。這是二人組合斬獲的第一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng),此后各類獎(jiǎng)項(xiàng)紛至沓來。| 圖源:Benjamin Yalow(羅莎琳之子)
在討論胰島素抗體的這篇論文中,羅莎琳和伯森還報(bào)告了一個(gè)意外發(fā)現(xiàn):在抗體濃度確定時(shí),131I標(biāo)記胰島素與抗體的結(jié)合率與體系中胰島素的總量呈函數(shù)關(guān)系。他們意識(shí)到,通過逆轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)過程,也許可以測(cè)量患者血液中胰島素的含量。其后的三年里,羅莎琳和伯森致力于研發(fā)測(cè)量胰島素含量的可行方法。他們優(yōu)化了抗體制備條件,發(fā)現(xiàn)豚鼠是最佳實(shí)驗(yàn)生物。每天早晨,羅莎琳會(huì)將豚鼠從籠子里取出,逐個(gè)擁抱和安撫,因?yàn)樗嘈判腋5膭?dòng)物才能產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)抗體。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和復(fù)雜計(jì)算,他們得出了胰島素與抗體結(jié)合反應(yīng)的平衡常數(shù) (equilibrium constant) 和結(jié)合親和力 (binding affinity) 。
1960年,羅莎琳和伯森發(fā)表了他們突破性的實(shí)驗(yàn)成果:無需將患者暴露在核輻射下,僅需抽取一管血樣,便可測(cè)定體內(nèi)胰島素含量。實(shí)驗(yàn)過程其實(shí)相當(dāng)簡(jiǎn)單。在含有一定濃度胰島素抗體和131I標(biāo)記胰島素的體系中,加入不同總量的無標(biāo)記胰島素,無標(biāo)記胰島素便會(huì)與131I標(biāo)記胰島素相互競(jìng)爭(zhēng),使得部分131I標(biāo)記胰島素從結(jié)合態(tài)(B)變?yōu)橛坞x態(tài)(F)。通過測(cè)定加入不同總量無標(biāo)記胰島素時(shí),B與F的放射性強(qiáng)度之比,便可建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。實(shí)際為患者測(cè)量時(shí)就相當(dāng)于逆過程,在患者血樣中加入指定濃度的抗體和131I標(biāo)記胰島素,測(cè)量B/F值并對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線,即可得出胰島素含量。
圖7. RIA的基礎(chǔ)原理圖示:帶放射性同位素標(biāo)記抗原和無標(biāo)記抗原與特異性抗體結(jié)合的競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)。| 圖源:Rosalyn Yalow’s Nobel Lecture
羅莎琳和伯森的測(cè)量方法被稱為放射免疫分析法 (radioimmunoassay, RIA) ,后續(xù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,也為羅莎琳贏得了1977年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的一半,獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)明肽激素的放射免疫分析法”。遺憾的是,1972年4月,伯森因心臟病發(fā)作不幸離世,與諾獎(jiǎng)失之交臂。那一年諾獎(jiǎng)的另一半由羅杰·吉爾曼 (Roger Guillemin, 1924~) 和安德魯·沙利 (Andrew Schally, 1926~) 共同分享,他們運(yùn)用RIA發(fā)現(xiàn)和分離了下丘腦-垂體軸中的多種肽激素。
圖8. 1977年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單。| 圖源:nobelprize.org
真正改變世界的發(fā)現(xiàn),不需要專利
放射免疫分析法 (RIA) 是一項(xiàng)靈敏度極高的技術(shù),可以測(cè)得10-40~10-42 M濃度的物質(zhì),相當(dāng)于在90立方公里的水域中檢測(cè)加入的一茶匙糖。借助RIA,能快速準(zhǔn)確地測(cè)量激素、酶、維生素、病毒、藥物和數(shù)百種其他物質(zhì)的濃度,許多疾病的診斷、治療或檢測(cè)成為可能。例如RIA廣泛應(yīng)用于內(nèi)分泌領(lǐng)域,使得甲狀腺疾病的診斷和治療更加精準(zhǔn)便捷,患有侏儒癥的兒童可及早篩出并補(bǔ)充生長(zhǎng)激素,不孕不育癥相關(guān)的性激素功能障礙也便于診出……
通過RIA,羅莎琳與同事發(fā)現(xiàn)除消化系統(tǒng)以外,大腦 (尤其是大腦皮層) 中也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)源性膽囊收縮素 (cholecystokinin, CCK) ,由此,神經(jīng)遞質(zhì) (neurotransmitter) 的概念和內(nèi)涵得以拓寬。此后,許多其他的胃腸肽激素,如生長(zhǎng)抑素 (somatostatin) 、P物質(zhì) (substance P) 和血管活性腸肽 (vasoactive intestinal peptide) 等也被證實(shí)存在于大腦中。下丘腦-垂體軸中的多種肽激素的發(fā)現(xiàn)與分離,包括促甲狀腺激素釋放激素 (thyrotropin-releasing hormone, TRH) 和促性腺激素釋放激素 (gonadotropin-releasing hormone, GnRH) ,也是基于RIA的應(yīng)用。RIA實(shí)際上開啟了一門新的科學(xué)——神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué) (neuroendocrinology) ,研究大腦中與控制內(nèi)分泌系統(tǒng)相關(guān)的化學(xué)信使。
雖然羅莎琳憑借RIA在內(nèi)分泌領(lǐng)域的應(yīng)用斬獲諾獎(jiǎng),但RIA作為20世紀(jì)最重要的臨床基礎(chǔ)研究工具之一,實(shí)際應(yīng)用范圍遠(yuǎn)不止于此。羅莎琳實(shí)驗(yàn)室成員約翰·沃爾什 (John Walsh) 開發(fā)了首個(gè)針對(duì)病毒的RIA分析,使得對(duì)血庫用血進(jìn)行常規(guī)篩查成為可能,極大地預(yù)防了肝炎病毒的傳播。針對(duì)結(jié)核菌素純蛋白衍生物 (purified protein derivative, PPD) 設(shè)計(jì)的RIA,可用于結(jié)核分枝桿菌的診斷和監(jiān)測(cè)。RIA還可用于對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行違禁藥物測(cè)試;能夠直接檢測(cè)酶的含量,而非依賴于間接的催化反應(yīng)效果;如今實(shí)驗(yàn)室常用的酶聯(lián)免疫吸附劑測(cè)定 (enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA) 也是在RIA的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。
RIA可能的用途清單無窮無盡,也帶來了潛在的巨大利潤(rùn)。但羅莎琳和伯森始終堅(jiān)持不申請(qǐng)專利,而是致力于推廣它的應(yīng)用。來自世界各地的科學(xué)家來到他們的實(shí)驗(yàn)室接受培訓(xùn),臨走時(shí)還會(huì)獲贈(zèng)一瓶珍貴的自制抗體。RIA便捷、安全、成本低廉,即使是在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)、醫(yī)療落后的地區(qū),也得到了廣泛應(yīng)用。羅莎琳在諾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)感言的結(jié)尾處感慨道:“望遠(yuǎn)鏡帶我們了解天空;顯微鏡為我們打開微生物世界;而放射性同位素方法論,以RIA為例,在科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?yàn)槿祟愰_辟出了嶄新前景。” (The first telescope opened the heavens; the first microscope opened the world of the microbes; radioisotopic methodology, as exemplified by RIA, has shown the potential for opening new vistas in science and medicine. )
諾獎(jiǎng)得主的豪言,科研生子兩不誤
1972年,伯森的離世讓羅莎琳備受打擊,但她努力走出了陰霾,繼續(xù)在科研之路上執(zhí)著求索。
在此之前,擅長(zhǎng)社交、口才絕佳的伯森撰寫了大部分論文的初稿,并總是作為他們中的發(fā)言人上臺(tái)致辭。許多人因此認(rèn)為,伯森是二人組合中的“大腦”,而羅莎琳只是負(fù)責(zé)執(zhí)行的“肌肉”。伯森離世后,羅莎琳則用實(shí)際行動(dòng)駁斥了流言:她成為實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人,帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)室成員在五年內(nèi)發(fā)表了多達(dá)60篇論文,并在各類學(xué)術(shù)會(huì)議中上臺(tái)發(fā)言,核醫(yī)學(xué)女科學(xué)家的形象給學(xué)術(shù)界留下了深刻印象。
在羅莎琳的要求下,實(shí)驗(yàn)室更名為所羅門·伯森實(shí)驗(yàn)室。在此后所有羅莎琳發(fā)表的論文中,伯森之名都出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室名稱處,與她的名字一同列于首頁。這是她對(duì)摯友的懷念,也是對(duì)伯森科研成就的認(rèn)可和尊重。
1975年,羅莎琳入選美國(guó)國(guó)家科學(xué)院 (National Academy of Sciences) 院士。第二年,她成為獲得阿爾伯特·拉斯克醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng) (Albert Lasker Basic Medical Science Award) 的首位女性及首位核物理學(xué)家。1977年10月13日清晨6點(diǎn)45分,來自瑞典的電話鈴聲響起時(shí),羅莎琳已來到實(shí)驗(yàn)室開啟一天的工作。
圖9. 1977年10月13日,在實(shí)驗(yàn)室中剛剛接到諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)電話的羅莎琳·耶洛。| 圖源:Wikipedia
羅莎琳·耶洛是歷史上第二位獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的女性,第一位是蓋蒂·科里 (Gerty Cori, 1896~1957) ,因發(fā)現(xiàn)糖代謝的酶促反應(yīng),與丈夫卡爾·科里 (Carl Cori, 1896~1984) 分享了1947年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
正如羅莎琳把居里夫人視為偶像一般,許多年輕女科學(xué)家也將羅莎琳視為楷模。但羅莎琳本人,并不是改善女性在科研中的待遇的擁護(hù)者。
圖10. 羅莎琳與丈夫和孩子們的合影。從左至右分別是本杰明·耶洛(Benjamin Yalow)、亞倫·耶洛、羅莎琳·耶洛和伊萊娜·耶洛(Elanna Yalow)。| 圖源:Benjamin Yalow(羅莎琳之子)
在沉浸于RIA的研發(fā)和應(yīng)用的同時(shí),羅莎琳還養(yǎng)育了兩個(gè)孩子。退伍軍人醫(yī)療體系規(guī)定,婦女懷孕達(dá)五個(gè)月時(shí),必須辭職且不能再返崗。羅莎琳無視了這條規(guī)定,直到生產(chǎn)前一天還在實(shí)驗(yàn)室工作。產(chǎn)后一周,她便馬不停蹄地重新投入工作。兩年后,她生育了第二個(gè)孩子。受傳統(tǒng)觀點(diǎn)影響,羅莎琳認(rèn)為打理家庭是妻子的天職。每天清晨,她早起去實(shí)驗(yàn)室工作,中途回家準(zhǔn)備早餐和送孩子上學(xué)。她趁實(shí)驗(yàn)間隙回家烹飪午飯和晚飯,飯后再返回實(shí)驗(yàn)室,工作至深夜。
羅莎琳對(duì)自己極為嚴(yán)苛,對(duì)待其他女科學(xué)家亦然。她堅(jiān)持女性應(yīng)兼顧事業(yè)和家庭,對(duì)為事業(yè)放棄生育的同行持批判態(tài)度,并認(rèn)為女權(quán)運(yùn)動(dòng)是對(duì)她傳統(tǒng)信仰的挑戰(zhàn)。盡管如此,羅莎琳用實(shí)際行動(dòng)為女性在科學(xué)界開辟出了新的道路,并積極鼓勵(lì)女學(xué)生追求科學(xué)事業(yè)。她影響了眾多女性,其中最著名的是米爾德雷德·德雷斯?fàn)柡浪?(Mildred Dresselhaus, 1930~2017) :在羅莎琳的引導(dǎo)下,未來的“碳科學(xué)女王”離開小學(xué)教學(xué),開啟科研生涯。
羅莎琳曾對(duì)女性科研工作者們說:“我們必須相信自己;必須擁有足夠的勇氣和決心,來實(shí)現(xiàn)我們的遠(yuǎn)大抱負(fù);我們之中有幸作出成就的那部分人,必須承擔(dān)起自己的責(zé)任,擔(dān)當(dāng)后來者的榜樣,并為她們提供實(shí)用建議。我們需要的,不是反向歧視,而是機(jī)會(huì)平等——讓我們之中渴望摘星星的人,擁有伸手觸及的可能?!?/p>
羅莎琳這一生,驕傲堅(jiān)強(qiáng),從不畏懼困難,也不屑于藏匿野心。她拒絕了所有名為“最佳xx女性”的獎(jiǎng)項(xiàng),因?yàn)樗非蟮?,是所有人中的最佳,而非僅限于女性群體。羅莎琳辦公室的墻上,寫著這樣的話語:“無論女人做什么,她們必須做得比男人好一倍,才會(huì)被認(rèn)為有他們一半好。所幸的是,這并不難?!?(Whatever women do they must do twice as well as men to be thought half as good. Luckily, this is not difficult.)