新冠肺炎疫情期間，“抗原”和“抗體”一度成為人們關注的熱點。有無抗原、抗體，是檢測是否患新冠肺炎的標準之一；在沒有疫苗和特效藥的前提下，提取康復患者血漿，利用血清中的大量抗體，對抗病毒，也已成為一種治療方式。在人類健康史上，從疫苗的早期探索到臨床治療，基于抗體的基礎研究和治療已經顯示出巨大作用。
但在20世紀70年代以前，抗原和抗體的原理一直被視為醫學界最大的“謎團”，直到1987年，日本科學家利根川進解開了這個醫學界難題，他因發現抗體多樣性的遺傳學原理而獲得1987年諾貝爾生理學或醫學獎。
化學之路
1939年9月6日，利根川進出生于日本名古屋市，高中階段他就對化學產生了濃厚興趣。1963年，從京都大學（University of Kyoto）理學部化學科畢業的他，進入京都大學病毒研究所，跟隨渡邊格從事分子生物學的研究。
利根川進（圖片來自網絡）
在他求學時，機緣巧合下閱讀了由法國科學家莫諾（J·L·Monod）與雅可布（F·Jacob）發表的“蛋白質合成中的遺傳調節機制”一文中提出的學說——“操縱子學說”，因而對分子生物學產生了濃厚興趣。
渡邊格在當時是日本少數自美國歸國，經過完整分子生物學訓練的科學家。渡邊格認為，想要學好分子生物，目前日本的環境還不夠成熟，建議他去美國深造。同年，利根川進前往加州大學圣迭戈分校（University of California, San Diego）攻讀分子生物學研究生。
1968年，利根川進獲得博士學位。次年4月，利根川進進入索爾克研究所的杜爾貝科（Renato Dulbecco,1975年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者）實驗室進行研究，在數年的科研中，一方面對他研究的轉錄調節有了深入的認識，另一方面也掌握了大量的分子生物學技術。
1971年，利根川進成為瑞士巴塞爾市免疫學研究所（Institute of Immunology in Basel）的分子生物學家，時任所長的是著名免疫學家杰尼（Niels Kaj Jerne,1984年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者）。
在免疫學研究所，利根川進一待就是十年，并取得了劃時代的成就，促成了后來諾貝爾獎的獲得。
起源之爭
初入免疫學研究所時，免疫學家們正在為抗體的起源爭論不休。生物體受到感染后會產生某些特殊的蛋白質進行抵御，這種特殊的蛋白質就稱為抗體。“種系理論”認為，制造抗體的基因來自于遺傳密碼的一部分，而“體細胞突變”理論認為，抗體基因自身重新組合編碼而衍生出新的抗體，因此一小部分基因能夠產生眾多變體。
這兩個理論之間有著激烈的爭論，但都缺乏相關的實驗支持。利根川進試圖憑借自己的分子生物學基礎并應用當時新發明的技術——限制酶酶切和重組DNA來解決這個難題。
利根川進通過純化抗體的mRNA，將其與DNA雜交并進行觀察。通過實驗有效計算抗體的基因數目，結果表明，基因數目遠遠少于抗體數目，因此否定了“種系理論”。隨后，利根川進對抗體基因的表達進行了深入系統的研究。
1976年到1981年的五年中，利根川進用一系列堅實的數據確定了“體細胞突變”理論的正確性。也就是說，抗體多樣性是由于B淋巴細胞中抗體基因片段的染色體重組和突變所造成的，根據估算，抗體基因通過DNA重組和突變可以產生100億種不同抗體，突變的基因片段是由一條條貌似非活躍或未編碼的DNA帶隔開的，這些DNA帶被稱為基因內區。他還發現這些基因內區中包含著一種基因控制成分，名為“強化因子”，這項發現也很好地解釋了抗體多樣性的問題。抗體具有無限的多樣性后，既可以使機體識別外來抗原，又可以在抗原刺激后提高抗體對相應抗原的親和力，從而對機體提供有效的保護。
諾獎之稱
利根川進發現，通過重組不僅能產生抗體基因，還可以去除RNA傳遞基因信息的過程中不必要的部分，他將不必要的堿基序列部分命名為內含子，必要的部分命名為外顯子。
利根川進對抗體多樣性遺傳機理的闡明，推動了免疫學的發展，預示著科學研究開始進入分子免疫學時期。這項發現改變了人們對基因的傳統看法，即一個基因編碼一種蛋白，在發育和細胞分化的過程中不會發生變化。
1987年，利根川進由于“抗體多樣性產生遺傳機理的發現”而獲得該年度的諾貝爾生理學或醫學獎。
利根川進獲得諾貝爾獎時，卡羅林斯卡研究所的Jan Lindsten教授在來自世界各地的媒體前公布獲獎者名單時表示：“這項成就是百年難得一見的重大發現”。諾貝爾獎委員會也評價稱：“利根川進在大約兩年的時間里始終遙遙領先”。
利根川進稱，是因為幸運才獲得這樣的成就，但幸運也是實力的一部分。“在科學中，讓自己信服最重要”，在科研路上，他借助優質研究環境，發揮集中力、韌性和熟練的技術，最終成功解開了免疫學領域長期以來的謎團。
抗體是人類機體對抗病毒感染最重要的武器之一，千百年來，幫助人類對戰天花病毒、病毒性感冒……今天，人類也同樣期待著通過抗體藥物解決人體自身尚未產生中和抗體的問題，發揮預防和治療病毒感染的作用。期待新冠肺炎治療藥物傳來好消息。
出品：科普中國
監制：中國農學會 光明網
作者：武玥彤
本文由中國農業科學院生物技術研究所研究員金蕪軍進行科學性把關
免責聲明：市場有風險，選擇需謹慎！此文僅供參考，不作買賣依據。
