干细胞之母长寿女科学家RitLevi.doc

干细胞生长肽之母长寿女科学家Rita Levi-Montalcini的传奇2012年2月7日，犹太裔意大利生物学家蕾塔•列维-芒塔齐尼(Rita Levi-Montalcini, 1909-)发表最新研究论文她于1986年获诺贝尔生理学奖，2009年4月22日成为第一位 诺贝尔百岁寿星所以，刚刚在《美国科学院院刊》发表新论文的她接近103岁高龄无独有偶，她曾经的合作者、犹太德裔美国生物学家汉伯格(Viktor Hamburger, 1900-2001), 也颇长寿并在99岁还发表文章在科学贡献上，他们是二十世纪后五十年最重要的两位 发育神经生物学家，而前五十年是德国的Hans Spemann和美国的Ross G Harrison蕾塔•列维-芒塔齐尼作为李生女出生于意大利Turin,读Turin大学医学院的同学还有两 位诺贝尔奖得主：Renato Dulbecco (1914-)和犹太裔的 Salvador Luria (1912-1991) 他们在Turin的导师是Giuseppe Levi二战期间，法西斯统治的意大利使犹太血统的蕾塔失学、失业，她就在家做实验二战后 的1947年，她到美国密苏里州的圣路易斯市，在华盛顿大学动物系(后称生物系)工作，做 出重要发现，将近三十年后才回意大利。

蕾塔发现神经生长因子(nerve growth factor, NGF),不仅对于神经发育很重要，也是第 一个细胞生长因子她一辈子扑在NGF上，2012年发表的论文还是研究NGF汉伯格1920年代的研究生导师是德国胚胎学家、第一位发育生物学的诺贝尔奖得主 Spemann1932年汉伯格获洛克菲勒基金会资助到芝加哥大学合作研究，1933年德国通知 他因为是犹太人而被除名，Spemann也来信告知爱莫能助幸亏洛克菲勒基金会很快建立了 紧急基金来支持被纳粹除名的科学家汉伯格在芝加哥大学工作两年后，南迁密苏里州的 圣路易斯市，加入华盛顿大学，1941年任动物系主任，1989年获国家科学奖蕾塔一生相当专注于研究NGF,而汉伯格有多方面工作他将德国的胚胎学传统带到美国， 多年为神经胚胎学的领袖他研究出色，还积极教学，写书，发挥了智力领导的作用，他 的影响以及蕾塔•列维-芒塔齐尼的研究，使华盛顿大学长期为世界发育神经生物学的重 镇八十年代全世界学习发育神经生物学的教科书大多采用华盛顿大学Dale Purves和Jeff Lichtman编的《神经发育原理》汉伯格除原创性研究，还做自己领域需要的描述性基础 工作，例如他和Hamilton于1951年确定鸡胚分期的工作，虽非创造性研究，但非常实用， 该文被引用已过万次，并不断有人继续引用。

细胞死亡和细胞生存有很长时期，研究细胞的科学家只关注生长，而不注重死亡，以为死亡无需机制很多细 胞生物学家误认为1970年代才发现细胞死亡，其实那是对细胞凋亡的描述和定义，而细胞 死亡几十年前在神经系统就发现了法国细胞学家Collin(1906)在题为“神经细胞发育的 细胞学研究”一文中，已经注意到6日鸡胚中有细胞死亡，但并未意识到其重要性1920 到1930年代，德国海德堡大学Kallius指导的学生Ernst (1926)和Glucksmann(1930)研 究高等动物中细胞死亡，他们进行了仔细观察，并将细胞死亡分类，他们明确地知道，在 发育过程中，多处出现细胞死亡细胞死亡是否被调节？这个问题起源于研究肢体和神经的关系功能上，肢体是神经所支 配的靶组织，其中两种神经纤维，位于背根神经节的感觉神经细胞送出感觉神经纤维到达 肢体、将肢体的感觉信息传入神经系统；位于脊髓腹角的运动神经细胞送出运动神经纤维 到达肢体、将神经系统的指令传出到肢体指挥其运动神经对肢体的支配发生在胚胎发育 过程中，早期肢体刚开始发育时称为肢芽、或原基芝加哥大学Lillie实验室的研究生Shorey(1909)在鸡胚发现，电损毁前肢(翅膀)的芽盘 后，支配它的感觉神经节和运动神经中心都减小。

耶鲁大学的研究生Detw订er (1920)用嫌 嫄发现，如果将前肢的原基去除，支配它的感觉神经节减小，而如果通过移植在胚胎一侧 多加一个前肢原基，支配的感觉神经节也会增大汉伯格1932年到Lillie实验室后重新 捡起Shorey的实验，1934年他发表文章确定可以重复Shorey的结果，缺失靶组织后，导 致支配它的感觉和运动神经中心减小1939年他发表文章，说明用鸡胚重复了 Detw订er 的实验，发现实验增加靶组织会增大支配它的感觉和运动中心这些研究显示：靶组织调 节神经的发育，使支配的神经和靶组织之间相匹配为什么神经与其外周靶组织会匹配？ Detw订er提出靶组织调节神经细胞的分裂和增殖，汉 伯格提出靶组织发出的信号，来影响未分化的神经细胞进行分化1944年汉伯格和Keefe 实验证明，细胞增殖并不参与此过程汉伯格将1934的文章的单行本寄给意大利的Levi教授Levi将论文给了学生蕾塔•列维- 芒塔齐尼蕾塔于1981年回顾：“那是墨索里尼对法宣战的1940年6月，有一天我在送 牛的火车箱地板上，读Viktor的文章"Cattle coach是用于运送动物的货车车厢，有时 用来载人，失业的蕾塔在牛车上也急于了解科学发现。

蕾塔虽然看重汉伯格的结果，但不同意其解释她没有实验室，就在卧室做研究，到菜市 买鸡蛋，做完实验把剩下的鸡蛋吃了她和Levi的文章发表于1942的《比利时生物学志》 她重复了汉伯格的实验，但更仔细地分析了神经节内的神经细胞数量她看到，在胚胎发 育的特定几天，未分化的神经细胞数量随发育而减少，因为分化了而长出神经纤维的神经 细胞数量在同一阶段增加她发现，如果去除鸡胚一侧后肢的肢芽，未分化的神经细胞数 量不受影响(等同于未去除肢芽的一侧)，而分化的神经细胞数量逐渐减少她认为这些 结果提示：去除肢芽不影响神经细胞的分裂和分化，而影响神经细胞的生存战后，汉伯格读到蕾塔和Levi的文章，1946年他邀请蕾塔来他实验室，不同意见的研究者 开始合作1947年秋天蕾塔到圣路易斯计划做半年实验，结果待了近三十年1949年，汉 伯格与蕾塔•列维-芒塔齐尼合作发表论文，实验是蕾塔做的，分析的是她熟悉的感觉神经 节该研究不仅通过染色可以看到细胞蜕变，证实1942和1944年她的解释是对的，而且 发现，在正常发育过程中，自然出现大量的细胞死亡他们也看到，细胞死亡发生在神经 纤维已经长到靶组织的时候他们提出，去除靶组织导致支配的神经细胞的蜕变，而在正 常发育过程中，纤维长到靶组织的神经细胞数量多于靶组织的需要，过多的神经细胞得不 到靶组织环境的条件而死亡。

同年开会时，汉伯格和蕾塔（1950）用了营养性（trophic） 一词，说明靶组织对神经细胞的作用至此，确立了几个概念：发育过程中自然发生细胞死亡、靶组织对神经细胞生存的影响、 细胞间的营养性作用以上工作，汉伯格和蕾塔•列维-芒塔齐尼都起了重要作用之前，虽然1909和1920年有 过实验、但问题的重要性未被认识，汉伯格在1934年后积极推动，确立现彖后力图建立概 念而蕾塔•列维-芒塔齐尼首先得到正确的解释，他们合作建立了多个新概念神经生长因子神经生长因子的研究，蕾塔•列维-芒塔齐尼的工作多于汉伯格不过，1939年，汉伯格 就曾提出："外周产生控制生长的因子（growth controlling agent）,向心性传到运动 中心”这个概念，等于是神经生长因子的影子但这并非他当时唯一的解释，他和蕾塔 1949年文章还提出过两种解释，其中第二个解释与此类似汉伯格以前的一个研究生Elmer Bueker（1943, 1945）—边打工养家一边做研究生论文，他重 复汉伯格的肢芽移植实验，结果相同1948年，已到外地任教的Bueker别出心裁，把肿瘤 移植到鸡胚，他想看，生长快的肿瘤能否影响神经细胞的生长。

他首先用小鼠乳腺腺细胞 肉瘤（肉瘤180）和Rous禽肉瘤，结果发现移植Rous禽肉瘤的鸡胚都死了，移植肉瘤180 的鸡胚常常把肉瘤给吸收了但是，在没有被吸收的几例中，肉瘤得到了神经支配，而且 支配它的感觉神经节体积大于正常蕾塔和汉伯格曾试图找可以影响神经细胞生长的组织，发现脑、肝、肌肉和皮肤都不行 汉伯格于1948年秋给蕾塔看Bueker的文章，蕾塔看后决定也做肉瘤汉伯格写信给Bueker 征求他同意重复和扩充其研究，然后从Jackson实验站要了四种肉瘤，肉瘤180以外，还 有肉瘤37以及另外两种乳腺瘤蕾塔重复了 Bueker的实验，也移植过老鼠胎盘，结果肉 瘤180和37能增加感觉神经节细胞的分裂、分化和生长，老鼠胎盘对鸡胚无此作用肉瘤 的作用不依赖于神经纤维和肉瘤细胞建立突触连接，这些结果由Levi-Montalcini和 Hamburger在1951年发表蕾塔觉得可能有弥散性物质参与此过程，就把肉瘤移植到其它 远离神经的地方，结果也有作用，这些发现，她先单独在会议宣读、在会议集发表（1952）, 1953年与汉伯格共同正式发表蕾塔曾试图检验肉瘤的提取物能否有同样作用，没成然后她想做体外实验。

她联系了自 己的意大利朋友、当时在巴西工作的Herta Meyer,后者会做体外培养汉伯格为蕾塔安排 洛克菲勒基金会的资助，蕾塔于1952年9月揣了两只移植了肉瘤的老鼠飞到里约热内卢， 她把感觉神经节放到体外培养，然后加入小片肉瘤，她把结果画成图寄给汉伯格1953年 1月她回圣路易斯继续同类实验1954年她和Meyer、汉伯格报道，在体外培养中，她们发 现肉瘤180和37在十几、二十小时就可以增加神经节长出很多神经纤维另外几种瘤没有 这样的作用有作用的肿瘤细胞，只要和神经细胞共培养就行，无需直接接触，说明肉瘤 细胞分泌可弥散的分子作用于神经细胞如何拿到这种可弥散的分子？蕾塔和汉伯格都没有分离纯化的技术专长但是，和校本部 相隔一个“森林公园”的医学院有1940和1950年代，正是华盛顿大学生物化学的鼎盛时 期生物化学系以Carl和Gerty Cori夫妇（1947年诺贝尔奖，研究糖原代谢）为首，他 们两人实验室出了8位诺贝尔奖获得者，而微生物系也是生化学家领导，系主任是犹太裔 Arthur Kornberg（1918-2007, 1959年诺贝尔奖，发现DNA多聚酶）他们在华盛顿大学医 学院的基础和临床系科形成了很强的生化圈。

通过熟悉生化圈，汉伯格邀请在放射科做博 士后的犹太裔生化学家Stanley Cohen （1922-）到校本部汉伯格自己主持的动物系，加入 寻找生长因子的研究雇到Cohen时，蕾塔还在巴西，她回信给汉伯格说“从你的描述看 来，他是着手从事发现肉瘤释放分子这样困难问题的正确人选”Cohen熟悉生物化学技术，他加入后分离纯化因子的进展很快1954年，Cohen、 Levi-Montalcini和Hamburger通过汉伯格投稿《美国科学院院刊》，报道他们将肉瘤细胞 破碎成匀浆，仍可检测到活性，刺激感觉神经细胞长出神经纤维活性组分在当时未完全 分离纯化的情况下，还含核酸和蛋白质，加热可以失活他们论文的题目是“肉瘤37和180 中的神经生长刺激因子”此后，汉伯格淡出神经生长因子的研究，蕾塔•列维-芒塔齐尼和Cohen继续Cohen不仅 在校本部做神经发育的实验，而且经常穿过公园到医学院参加生物化学的学术活动当时， Kornberg主持的微生物系每天中午有学术报告和午餐，听众中不仅有当时的生物化学大家、 也有以后成名的分子生物学大家，如Paul Berg（1980诺贝尔奖）、David Hogness、Dale Kaiser,以后都被Kornberg带到斯坦福大学建立生化系。

Cohen在微生物系的学术活动中 讲了自己的结果，Kornber。