小鸡胚成就大事业

　　有这样一个故事，二次世界大战期间，在意大利都灵附近的乡下，有一个年轻的女士扶着自行车挨家挨户地向农家乞讨鸡蛋，她一遍又一遍地重复：“请您行行好，给我一两个鸡蛋好吗？我的小宝宝需要营养。”而每当接过农民赠与的鸡蛋，她又会再问一句：“您家有公鸡吗？”在无数的白眼、辱骂和少数的善意笑脸中她得到了几个鸡蛋，小心翼翼地将鸡蛋放入口袋，到了都灵城里再躲开法西斯分子的搜索，悄悄地返回家，将蛋放入孵蛋器。三天后，她从孵蛋器中取出一个鸡蛋，轻轻地磕开，拿到显微镜下开始给鸡胚胎做手术。她拿起用缝衣针磨制的手术刀，从胚胎上切下发育的肢芽，然后用缝衣针改制的小铲和眼科手术用的小剪从蛋中取出胚胎，加以解剖……

　　这位乞讨的年轻女子就是意大利的神经生物学家丽塔·列维－蒙塔尔奇尼。当时意大利的墨索里尼正在进行“反犹”浪潮，颁布法令不让犹太人参加各种学术活动和研究工作。无所畏惧的丽塔把她的卧室建成一个临时的家庭实验室，并偷偷进行鸡胚发育的研究。

　　在20世纪50年代以前，科学家并不清楚发育的分子机制，从一个受精卵到千万亿细胞，并且这些细胞变得在结构上和功能上专门化，这是一个无比奇妙的过程，无数科学家沉浸在其中孜孜探求。恰在此时，丽塔读到了美国神经发生学家汉伯格的一篇文章。在汉伯格的实验中，如果破坏鸡胚胎肢芽，则会阻碍神经向该肢芽生长，对此，汉伯格认为是缺乏受神经支配的组织释放的一种诱导物质，运动神经和感觉神经的生长因此而停滞。

　　是什么在影响胚胎神经的形成与分化？这个问题引起丽塔的极大兴趣，她重复了汉伯格的实验。与汉伯格的结论不同的是，丽塔认为这些神经曾经生长过，但是很快就死了。她觉得细胞增殖和分化之后，受到肢芽释放的一种因子刺激而继续进行生长发育，缺乏这种因子将导致细胞死亡。

　　1947年，丽塔应汉伯格之邀前往美国，开始了在华盛顿大学的研究生涯。丽塔继续研究鸡胚胎中的神经系统发育，通过在显微镜下观察神经发育不同阶段的切片，计数新细胞并标记它们的位置，她重构了神经发育过程中的每一个变化，包括神经细胞迁移到预订的目的地，然后死亡，被胚胎免疫细胞清除。即使在正常的发育过程中，神经细胞也会变性死亡，直觉告诉丽塔，在胚胎肢芽中产生的因子或激素作为反馈信号，是新神经细胞持续生长所必需的。

　　肿瘤和蛇毒中的发现

　　汉伯格教授的学生布克在研究神经与靶细胞相互关系的实验中将小鼠肉瘤S180细胞植入鸡胚的体壁。几天后，布克发现移植的肿瘤能够在鸡胚中生长良好，周围的外周神经浸入肿瘤内，肿瘤组织中出现了异常丰富的感觉神经，同时大量的神经节显著变大。布克假设这个变化是因为快速增长的肿瘤使感觉纤维能够在肿瘤中快速分枝，而不是胚胎组织被瘤组织所代替。

　　丽塔不同意这个观点，经过布克的同意重新做了实验。当把老鼠的肿瘤细胞转移到鸡的胚胎细胞时，她意外地发现老鼠的肿瘤细胞诱发了鸡胚胎细胞神经系统的分化，特别是中枢及交感神经的分化。丽塔敏锐地意识到，S180细胞中可能产生了一种过去不曾认识的神经营养物质。当她把肿瘤放在一个外膜上，只通过血液循环与胚胎联系时，神经持续生长，显示这种物质并没有沿着神经通路传递，而是一种体液因子。丽塔推论肿瘤细胞中可以释放使神经生长的因子，并且选择性地让神经发育，产生大量的神经细胞，她将这种物质取名神经生长因子（NGF）。

　　丽塔·列维－蒙塔尔奇尼（左）和斯坦利·科恩（右）因对神经生长因子的研究荣获诺贝尔生理学或医学奖。

　　美国的生物化学家科恩与丽塔兴趣相同，并且可以取长补短，开始合作提取这种生长因子。科恩用蛇毒处理老鼠肿瘤提取物，以去除多余的核酸，结果发现用蛇毒处理过的提取物中产生了更多的神经细胞。这一现象让科恩联想到蛇毒内也可能存在神经生长因子。因此他作了一个天才式的类比，既然蛇有蛇毒腺，那么老鼠的唾液腺是否存在生长因子呢？实验结果证实了他这一远见，唾液腺富含生长因子。

　　科恩通过这一发现，分离提纯了神经生长因子，并制出了很多受体，用来确定神经生长因子的结构与功能。科恩制备神经生长因子抗体，注入新生小鼠可防止交感神经元的发育，提出神经生长因子可与神经元上的特异性受体结合，并转入到细胞核内发挥生物效应。1953年，丽塔与科恩一起以化学方法自肿瘤中分离出神经生长因子。1970年，他们证实神经生长因子是一种蛋白质，分子结构由两条肽链组成，每条链的分子量约为13250。

　　神经生长因子的发现是神经科学认识理论上的一次重大突破。为我们科学地认识神经元和靶细胞之间相互关系提供了有益的启示。为此，二位学者获得了1986年诺贝尔生理学或医学奖。诺贝尔基金会主席贝里斯特隆高度评价了他们的研究工作，认为这一研究和发现开拓了神经科学的一个崭新领域。第一次从细胞和分子水平探讨神经系统发育、正常功能维持以及损伤修复的可能机制。神经生长因子的研究大大丰富了对不同功能的组织或细胞之间的相互协调作用的认识，为其他神经营养因子的发现开启了一大扇门。然而用丽塔的话来说，她和科恩都很平凡，是共同研究使他们有幸碰到了分离微量成分的困难工作。把研究源从鸡肉瘤改成小鼠的颌下腺，使第一次分离就获得成功，这也是蛇毒样品中含有大量神经生长因子这一偶然因素提醒了他们。

神经生长因子是中枢神经保护与修复的一线用药

　　揭秘神经生长因子

　　神经生长因子的发现使人们找到许多疑难病的病因，它成为解答某些生物之谜的关键，为生物学研究开辟了新的道路。继丽塔的发现之后，科学家们对神经生长因子的作用机制和潜在价值做了大量的研究。神经生长因子属于神经营养因子蛋白质家族，具有神经元营养和促突起生长双重生物学功能，它对中枢及周围神经元的发育、分化、生长、再生和功能特性的表达均具有重要的调控作用。神经生长因子在人体内主要分布于脑、神经节、虹膜、心脏、脾、胎盘等组织及成纤维细胞、平滑肌、骨骼肌、胶质细胞、雪旺氏细胞等。

　　个体发育的不同阶段，神经生长因子具有不同的生物学效应。在发育期，神经生长因子可诱导神经纤维定向生长，刺激胞体和树突的发育，增加神经纤维支配区的密度，促进神经元的分化发育，能使感觉神经、交感神经节数目增加，体积增大，纤维延长。成熟期，神经生长因子和神经生长因子受体的水平和分布都明显减少，主要效应神经对神经生长因子的依赖性也显著降低，只有部分交感神经元仍需依赖神经生长因子存活。神经损伤后，神经生长因子受体增加，反映在损伤修复过程中对神经生长因子的需求，靶区神经生长因子的水平也明显升高。

　　神经生长因子还具有神经营养作用，在胚胎发育的一定时期内，神经生长因子为效应神经元生存所必须。体外实验证实，如果培养液中不加神经生长因子，神经细胞既不能长出轴突，也不能存活。神经生长因子及其受体也广泛分布于中枢神经系统，由海马和脑皮质产生的神经生长因子可通过胆碱能神经逆行运输至前脑基底核，维持胆碱能神经元的存活和功能。在胚胎发育早期，中枢神经生长因子的含量决定胆碱能神经的密度。在无胆碱能神经支配的小脑区和下丘脑，神经生长因子含量也较高，表明除胆碱能神经外，神经生长因子对其他类神经元也有营养作用。神经生长因子还具有神经保护作用，当神经生长因子的效应神经元受到损伤时，例如切断轴突、药物损害，甚至缺血、缺氧等，神经元将发生一系列的病理改变，包括死亡，实验研究证实神经生长因子可减轻或防止这些继发性病理损害的发生。

　　除了把发育生物学推向分子水平的研究外，神经生长因子的发现也带来了对许多疾病的有效治疗。神经组织的破坏，无论损伤来自中风、外伤、疾病还是衰老都很危险，因为有机体有自然的机制抑制神经组织的生长。神经生长因子的功能无疑为苦恼的医学研究者带来了一线曙光，对治疗脑、脊髓损伤和退行性病变，如阿尔茨海默病和帕金森病，没有什么比神经生长因子更合适的了。此外，它还可以加速烧伤康复，抑制肿瘤生长并促其向良性分化，治疗褥疮和根除角膜溃疡等。

　　也许科学的进程就是无数个意外的累积，也许意外的发现之后更需要对真相的渴望和不懈的努力，无论多年以后的今天，神经生长因子在医学上绽放出多么奇妙的光环，我们忘不了的是，这所有的一切都源自最初鸡胚胎的一个发现……