華人科學家在生命科學研究中的傑出成就之一：簡述傅新元的科學發現

有些生命科學基本常識的人都知道，細胞是生命的基本單位。一切細胞行為和特定功能都是由一系列的信號所調控的，了解和分析這些信號的傳導機制是解析生命本質和生物體機能的最重要一步，也是研究重大疾病機理，如癌症的發生及變化的機制的最重要的領域之一。

正因為如此，在過去20年中，對細胞信號傳導的研究是分子生物學取得重大突破的領域， 也是競爭最激烈，吸引了第一流科學家爭相博弈的戰場。許多華人科學家在信號傳導的領域中做出重大的貢獻。

大家現在已熟知的傅新元教授是較早在信號傳導領域做出原創性貢獻的一位科學家。他和他的同事們在九十年代所揭示的STAT信號途徑，是過去二十年中生命科學發展的里程碑之一。STAT信號傳導通路的發現於1993年被美國科學雜誌（SCIENCE）推舉為當年的十大重大科學突破之一。

這個令人驚嘆的科學發現大致經歷了三個里程碑，現簡單介紹如下：

第一個突破是成功的分離純化了STAT蛋白。傅新元1990年的PNAS 論文完成了這項艱苦的工作。當時他在紐約洛克菲勒大學，達人爾 (DARNELL) 實驗室做博士後，他開展了當時令許多科學家和競爭者望而卻步的艱巨工作：從數千升生長的人類細胞中，用系統的生物化學方法，在低溫冷房裡一步步地純化分離出一種蛋白因子，這類蛋白因子是由病毒感染產生的干擾素 (interferon) 特定引發的，傅新元並證明了這些純化的蛋白分子確實可以調控特定的基因表達。　

第二項重要突破是分子克隆STAT的基因。在1992年的發表於美國科學院期刊（PNAS) 論文中，闡述了傅新元進一步利用分子生物學的方法，最早克隆出了這類蛋白因子的基因：Stat1 和 Stat2，並預測了這類基因代表了將有更多成員的，一類新的基因家族。他的同事辛德勒（Schindler）在他的幫助下，進而發現其中的　Stat1 基因可以兩種蛋白形式表達。至此，傅新元完成了他在的達人爾 (DARNELL)實驗室的博士後工作。

要知道，在傅新元工作的同時，世界上其他的第一流的實驗室也在日以繼夜的進行類似的工作。 例如，日本的著名科學家，Kishmoto 教授 （曾任日本OSAKA UNIVERSITY 大阪大學的校長）所領導的龐大的研究隊伍當時也正在從小鼠的肝臟細胞中提取一種叫APRF 的因子。APRF 最終於2004年被 Kishimoto 的大將，Akira 博士所提取得到，發現和Stat3 是同一蛋白分子 （此Akira 博士現在是免疫學領域中，研究 TLR 和innate immunity的世界領袖）。而Stat5 則稍後被一個德國的科學家從綿羊的細胞的研究中發現。

在這些激烈的競爭中，傅新元通過艱辛的工作和高超的實驗技能贏得了最初的成就， 在博士後工作階段，他完成了STAT 的最早的蛋白提取純化，並成功地分子克隆了STAT基因。

成功地分子克隆一類新的基因是一值得高度稱許的成就，但是發現生命過程中重要的分子機制，是眾多雄心十足的生物學家一生的夢想。在九十年代蜂起雲涌的生命科學發現中，最令人驚訝和最重要的關鍵發現之一是由傅新元首次揭示並證明的STAT信號傳遞的分子機理。

在傅新元教授的多次公開科學演講中，最引為自豪的是他在紐約西奈山醫學院擁有獨立的實驗室後，於１９９２年發表的一篇影響深遠的　Cell 論文。這篇論文可以說在STAT 信號傳導早期研究中，第一次揭示，闡述和證明了STAT信號傳遞的最根本的分子機理。這是一篇意義極為重大的論文。在這篇論文中，傅新元提出和證明了一種嶄新的細胞內信號轉導和基因表達的分子機理：由STAT SH2 DOMAIN 介導的，從細胞受體到基因調控的直接信號傳導調控的機制。此重要機制的發現，大大出乎當時科學界的預期：因為在此前，人們都認為細胞內信號傳導是多步驟地進行的。而在傅新元揭示的STAT 信號傳導的模式中，由於 SH2 DOMAIN 的作用，信號分子同時是基因調控分子，從而信號傳導和基因調控由同一調控因子執行，並一步到位。這個基本的，快速的生物調控機制的首次發現，震驚了生命科學界。　

簡言之，傅新元首次提出並證明的，通過STAT 的直接信號傳導的模式打破了分步信號傳導和基因表達這一規律，從而對細胞信號研究產生深遠影響，開闢了一個嶄新的研究領域。

STAT信號通路發現的意義：　

在過去的十幾年中，對STAT 的研究已在眾多生命科學領域中產生經久不息的影響，進一步導致了一系列的新發現以及建立新的概念和理論。例如各種血細胞和免疫細胞的生成和分化，已被證明是由STAT 嚴密調控的；人類對各種外源致病生物如病毒和細菌的抵禦，包括炎症和各種免疫反應，都離開不了STAT 的重要調控功用。在生物的早期進化中，特別是從單細胞生物到多細胞生物的功能進化中，STAT的出現起了關鍵性的作用。尤其值得一提的是，STAT 的功能和人類癌症的發生機制密切相關，超過百分之五十的癌症細胞常有紊亂的STAT 的功能。因此STAT 和癌症的關聯已成為一個極為重要的研究領域。在STAT 發現後，已有近九千篇有關論文已發表，STAT 的研究已涉及生命科學的各個分支。其進一步的發展勢頭仍方興未艾。

(此文曾由數位專家審閱修改)