马里奥·卡佩基

美国分子遗传学家马里奥·卡佩基(MarioCapecchi)。1937年出生在意大利，后获得美国国籍。卡佩基1967年获美国哈佛大学生物物理学博士学位，他除了在霍华德·休斯医学研究所工作外，还担任犹他大学人类遗传学和生物学教授。卡佩基因在“基因靶向”技术的研究上做出了开创性工作而成名。

2007年，他凭着“基因靶向制疗技术”获得了诺贝尔生理学或医学奖。此时，他已年届七旬。他的坎坷生活也因此被世人所了解，令人惊讶的是，他是在磕磕绊绊地艰难生活中接受了最早的教育。

卡佩基还是个孩子时，母亲就被关进一个关押政治犯的纳粹集中营里。在接下来的4年多时间里，他一直在意大利的大街小巷上过着流浪生活。卡佩基1937年出生在意大利北部城市维罗纳。他表示：“我3岁半时，妈妈就被纳粹带到德国达蒙。她离开前将我送给一个农民家庭，她想这样做可以让我在没有她照顾的情况下更容易生存下来。后来，钱用完了，我只有到外面流浪。当时，我只有4岁半。这种苦难生活直到9岁才结束。我不想说我是怎么活下来的，但不得不承认当时我确实做了一些不符合规则的事情。”

1997年，卡佩基在美国犹他大学接受过一次采访，透露了更多鲜为人知的凄惨生活。他说：“我去了南方，有时露宿街头，有时和其他无家可归的孩子混在一起，有时住在孤儿院里，多数时间都饿着肚子。”

最后一年，卡佩基是在瑞吉欧·艾米里亚(ReggioEmilia)市度过的，治疗营养不良。“二战”结束后，母亲寻找了他一年，最后终于在这座城市找到了卡佩基。然后，他们母子去美国谋生。尽管刚开始他不会说英语，但来到美国后却十分幸运。卡佩基说：“我运气很好。舅舅就在美国，他是一名非常出色的物理学家。正是通过他，我才开始慢慢接触科学。事实上，最初我学的是物理学，后来才转向生物学。”

卡佩基现在已经是美国犹他大学医学院人类遗传学与生物学杰出教授，他认为当年在街上度过的悲惨生活造就了他作为一位科学家所具有的坚韧性格。在实验室里，他坚持不懈地做着“剔除小鼠”(knockoutmice)实验，研究体内某些基因“功能丧失”后对生物体所造成的影响，这将有助于科学家了解个体基因的运行机制。卡佩基说：“当多数人放弃了这项研究，你要坚持做下去，要做其中一件事就是装得足够傻。我们最初搞这项研究，是想改变老鼠基因，但在很长一段时间里并没有成功。当时，我们没有放弃，坚信总有一天会实现这个目标。”

他说他获得诺贝尔奖纯粹靠运气。卡佩基希望其他年轻科学家可以得到机会和资源，证实他们也可以获得重大科学突破。他说：“从我自己的经验来看，你无法预测人的命运，所以，你应该为每个人提供机会。”

2007年10月8日,瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，将2007年诺贝尔生理学或医学奖授予英国人马丁·埃文斯、美国人马里奥·卡佩基和奥利弗·史密斯，因为他们在改造活体内特定基因。

他们的获奖原因是其研究为“基因靶向”技术的发展奠定了基础。这种技术利用胚胎干细胞，改造老鼠体内的特定基因。在“基因靶向”技术的帮助下，科学家可以使实验鼠体内的一些“不活跃”基因失去作用，从而发现这些基因的实际功能。科学家希望借此发现人类一些疑难杂症在分子水平上的发病原因,并最终找到治疗途径。

老鼠和人类在外观和行为上的巨大不同掩盖了二者的相似之处：它们有95%的基因是相同的，二者有相似的肝脏、大脑、免疫系统，会患癌症、心脏病、神经系统疾病等同样的疾病。从这个角度看，老鼠可以被看作“袖珍人类”。

数十年来，科学家们梦想以老鼠为模型，研究哺乳类动物的基因与疾病的关系。1989年，一篇论文宣告：人类用胚胎干细胞培育出第一只基因打靶小鼠，即基因被特定修饰的小鼠。

这是生命科学领域一篇划时代的论文，基因打靶立即成为一项强有力的技术，浸透到生物医学几乎所有领域。从基础研究到新治疗开发等诸多领域，科学家通过培育各种“基因敲除小鼠”，得以对特定基因进行研究，建立了人类疾病的动物模型。

3位科学家为这只小鼠的诞生作出重要贡献：美国科学家马里奥·卡佩基和奥利弗·史密斯共同发明了打靶修饰基因的技术，英国科学家马丁·埃文斯在小鼠的胚胎中发现了具有生殖能力的胚胎干细胞。

他们分享了2007年度的诺贝尔生理学或医学奖。

在敲除小鼠特定基因的技术发明之前，要确定人类基因的功能似乎遥不可及。我们也许知道大脑某细胞中存在某种蛋白质，并推测出它可能的功能，但怎样才能找出这个蛋白质并验证其功能呢。

最好的办法是让基因缺失，然后看身体会有什么异常反应。这相当于去除汽车的一个零件，看看汽车哪里会出问题，据此推断该零件在汽车中的作用。

但是，总不能拿人来作这种实验、敲除人类的基因吧，在这个窘境面前，95%的基因与人类相同的老鼠成为救星。1989年，卡佩基、埃文斯和史密斯共同努力，实现了这个梦想。

第一个基因打靶小鼠是这样培育出来的：

第一步，从供体小鼠的胚胎中提出埃文斯发现的胚胎干细胞；

第二步，利用卡佩基和史密斯发明的基因打靶技术，对外源DNA的特定基因进行修饰或抑制其活性，再将之引入胚胎干细胞，只有少数干细胞会吸收这种外来DNA的基因，因此，只培养这种吸收了外来基因的胚胎干细胞；

第三步，经过修饰的干细胞被注入胚泡中，再将胚泡置入代理母亲的子宫，这时出生的小鼠就是一种嵌合型小鼠，即拥有正常遗传的细胞，也拥有经修饰的细胞；

第四步，将这种嵌合型小鼠与正常小鼠交配，所出生的基因打靶小鼠，每个基因都含有正常基因和经修饰的基因。

自从2001年人类首次测出老鼠和人类的基因组序列后，成千上万的新基因的功能有待破解，基因敲除小鼠成为研究这些新基因最重要的工具。基因打靶技术也可将人类的疾病基因引入小鼠，培育人类疾病的模型小鼠，或者是替代有缺陷的基因，实施基因治疗。

由于理论最初诞生于他的铅笔头，所以，他的理论遭到嘲笑。但是，他没有放弃，把理论进行测试，10年后，把测试结果递交到了美国国立研究院。又是因为铅笔头，他的心血再次泡汤。然而，他还是没有放弃，又过了10年，把理论完善，再次递交到研究院。这一次，他的成果终于得到了认可。而且很快投入了应用当中。

2007年度诺贝尔生理学或医学奖，日前被授予美国科学家马里奥·卡佩基和奥利弗·史密西斯、英国科学家马丁·埃文斯。这三位科学家的一系列基因治疗科研成果，为“基因靶向治疗技术”奠定了基础，此技术已经在中国开展，使不少肿瘤患者得以延长生命。

“基因靶向治疗技术？我就是这种新技术的受益者啊！”

2007年10月9日，正在解放军307医院消化肿瘤内科接受治疗的刘英（化名），被电视里传来的一个自己耳熟能详的名词——“基因靶向治疗技术”吸引住了，原来，揭晓的诺贝尔生物医学奖就是颁给了这一新技术的三位发明者。

“他们太应该得奖了！”来自山东泰安的刘英高兴地说，言谈话语间的神采，让人难以想象她一年前就被确诊为晚期直结肠癌，她在今年5月份参加了解放军307医院开展的基因靶向药物临床试验。她表示：“靶向治疗不像化疗放疗那样对胃刺激大，那样痛苦，我现在能吃能喝，看上去和健康人没两样！”

307医院消化肿瘤内科主任徐建明告诉记者，刘英目前已经做完了一期治疗，检查发现肿瘤已经明显缩小。

“基因靶向治疗技术是治疗疾病的一种新途径，是个大方向。”徐建明说，“马里奥·卡佩基等三位科学家之所以获得本届诺贝尔奖，在于他们的研究为基因靶向治疗技术奠定了基础，造福着世界各国的患者——尤其是肿瘤患者。在中国，基因靶向治疗已经开始了五六年时间，这项技术将成为药物治疗的一个主要方向。”

在三位获奖科学家中，马里奥·卡佩基可谓是基因靶向治疗技术的创始人和引领者。

卡佩基获奖的消息让他执教的美国犹他大学成了世人瞩目的焦点，为了满足人们一睹大师风采及希望进一步了解其研究成果的愿望，犹他大学基因科学研究中心在其官方网站的首页上设置了相关专题，讲述了“基因敲除技术”诞生的前前后后。

在学生们的眼中，卡佩基教授不善言辞，手里总是握着一枝铅笔。他常常用铅笔，把自己的想法用一些线条或杂乱的字母在纸上表示出来，并称其为“信手涂鸦”。

早在1977年，年仅40岁的卡佩基在他的犹他大学分子遗传实验室里，就把他对“基因靶向敲除技术”的设想用铅笔“涂鸦”到纸上。

卡佩基的想法最初看似天马行空，匪夷所思。他认为人体有数万个基因，重大疾病如癌症、高血压、糖尿病等的发生，就是由于某个基因发生了变化的结果。如果能准确找到发生了变化的基因，再有针对性地将这部分基因“敲除”，就可以使它失去某种生物学活性，不再致病，从而治愈各种顽症。

1980年，卡佩基在人们不屑的目光中完善了自己的想法，向美国国立研究院递交了“哺乳动物细胞基因的靶向敲除技术可行性测试”的经费申请报告，但研究院却以这项研究“毫无价值”为由拒绝了卡佩基。

卡佩基并没有气馁，4年后，他再次向研究院递交了更为完善的报告，这一次的结果大相径庭——研究院不仅很快批复了他的申请，同时还向卡佩基表达了歉意，“很高兴4年前你没有听从我们的建议”。

1987年，卡佩基开始在实验鼠身上应用他发明的基因的靶向敲除技术。1989年，第一只“基因敲除小鼠”诞生的时候，卡佩基并不感到奇怪，“一开始我们就知道，我们一定能获得成功，所以后面要做的，就是坚持。”

从1977年到1989年，12年的漫长时间中，卡佩基艰难迈出的每一步都是前人没有走过的，都很可能意味着失败抑或徒劳，但他知道，自己是在往前走。

其间，卡佩基无数次地被人问起，是否想过要放弃。“不，不。”面对人们不厌其烦的提问，卡佩基的回答总是简短却不容置疑。

现在，很多人都津津乐道于卡佩基从瑞典国王手中领取诺贝尔奖时的辉煌，只有和他一起奋斗过的同事最清楚，卡佩基为此用掉了多少铅笔。熟悉他的人都笑称，他是用手里的铅笔敲掉了小鼠的基因。

卡佩基命运多舛。生活在意大利南部的卡佩基，二战爆发后，母亲被盖世太保逮捕送进了监狱，他则流落街头，常常忍饥挨饿，想方设法独立谋生。直到几年后，母亲才在一家医院里找到了因营养不良被收治的儿子。

“当时我们母子彼此都不敢相认了。”1996年，卡佩基由于基因靶向技术的发现到日本领取“京都奖”，回忆起这些痛苦的往事时说，“我不知道小时候这些经历和现在的成绩是否有联系……但我想这些经历或许会影响到一个人的性格的形成，比如，自信，独创性，坚韧不拔。”

10月6日，卡佩基接到诺贝尔奖评选委员会打来的祝贺电话时，他正在和家人一起祝贺自己70岁的生日。

“我今年也７０岁了！”当和刘英一起在307医院接受治疗的董大爷听说卡佩基的年龄后，兴奋地说。

董大爷也是位结直肠癌患者，刚接受了一个月的靶向治疗，原来的3个淋巴结就已经消失了两个。老人虽然坐在轮椅里，但跟记者说话时，声音洪亮，底气十足，完全不像是一个晚期的肿瘤患者。

徐建明几年来一直在进行胃癌和大肠癌的基因靶向治疗的临床和基础研究。他说：“经国家食品药品监督管理局批准，在我307医院消化肿瘤内科，像刘英这样接受基因靶向药物临床试验的患者占了近一半。”

在过去治疗癌症的方法就是手术和放化疗，手术是创伤性的，放化疗是毒性治疗，在杀死癌细胞的同时对正常细胞也不能幸免。因此患者遭受很大的身体痛苦。

徐建明解释说，所谓靶向治疗就是让化学药物有选择性地杀死癌细胞，而不伤害正常细胞，因此也被人们称为“绿色治疗”。

“肿瘤的生长需要营养，肿瘤本身就会长出很多新生血管，供应肿瘤生长所需要的营养。研制出特定的药物就能够专门抑制这些血管的生长。”徐建明打了个形象的比喻，“就像古代打仗，先从敌军的外围开始，切断其粮草供应，士兵没吃的人就会失去战斗力。这种药物就是一支消灭粮草供应的军队。肿瘤失去了营养供应，就会慢慢缩小，甚至消失。”

除了切断肿瘤的“粮草供应”外，徐建明还介绍了基因靶向治疗领域的另一项战术——从内部瓦解“敌人”。

“这种‘战术’是从肿瘤内部造反，癌细胞中有一种基因在功能低的情况下不会起作用，但是当它非常活跃积极时，功能就过分强。当这种基因形成蛋白质后，就会产生破坏力，促使癌细胞繁殖生长。这时，可以让一种化学药物打进细胞内部，枪打出头鸟，专门找这种功能表现非常强的细胞，把它杀死，同时，这种药物不会伤害正常细胞。”

对于这次诺贝尔奖的颁发，徐建明由衷地说，“人们可以根据这个方向去创造自己的治疗模式。我们现在进行的药物分子靶向治疗就是这种技术的一种延伸。卡佩基由此获得诺贝尔奖可谓是众望所归。”

2008年

10月8日，当美国记者将电话打到卡佩基在美国盐湖城的家中告诉他获奖的消息时，卡佩基表示，获得诺贝尔奖是个“极大的惊喜”。

卡佩基说自己在当地时间凌晨3时接到诺贝尔评审委员会打来的电话时已经熟睡。“对方听起来声音很严肃，”卡佩基说，“所以我的第一反应是，‘这一定是真的’。”

“获得诺贝尔奖，我只是感到意外，但这并不能改变我的生活。”领完奖回到美国的卡佩基在接受《今日美国》的记者采访时说，他除了到实验室外，仍然会呆在他坐落在美国盐湖城一个峡谷中的家，除了自己的三间有着蓝色屋顶的小屋外，近处没有邻居，视野非常开阔。“空间对我十分重要。这样我就能看得很远很远，我的思考就不会受到阻碍。”

在获奖的卡佩基、埃文斯和史密斯3个人中，卡佩基的经历最为传奇。

卡佩基1937年出生在意大利。他的母亲是一位美国人的女儿，生活在意大利佛罗伦萨一幢豪华别墅中，后来成为一名波西米亚诗人，写诗反对法西斯主义和纳粹主义，她和卡佩基的父亲、一位意大利空军军官有过一段恋情，但拒绝与他结婚。

卡佩基不到4岁时，母亲被关进德国慕尼黑达豪集中营，她将财产和儿子托付给当地一家农民。一年后，当钱用完时，卡佩基开始在意大利南部流浪，靠行乞和偷盗为生。二战结束时，他因营养失调在医院住了一年，这时，在集中营幸存下来的母亲找到了他，一个星期后，也就是卡佩基9岁生日那天，母子俩乘船到美国宾夕法尼亚她哥哥的家中。

家人让卡佩基上小学三年级，但他不会一句英语，他与老师交流的方法就是在黑板上画画。慢慢地，他学会了英语，凭借在意大利街头发展出的智慧很快成为班上的学生领袖，有时还会欺负弱小者。他曾以半工半读的方式在安提俄克学院学政治科学，后来进入麻省理工学院和哈佛大学，师从诺贝尔奖获得者、DNA双螺旋结构的共同发现者詹姆士·沃森攻读博士，并成为哈佛医学院的一名教师。

沃森激发了卡佩基的科学兴趣。他说：“沃森不过多地教我如何做科学，而是给我信心，让我去解决那些让我着迷的任何问题，不管这些问题有多么复杂。”

1973年，当卡佩基决定离开哈佛到犹他大学时，同事们对他说：离开哈佛的光环，你将什么都不是。而沃森却说：“你在任何地方都能做好的科学研究。”

在犹他大学，卡佩基建立了自己的实验室。1977年，他着手利用同源重组技术对溶液中动物细胞的基因进行改造打靶修饰，但是美国国家卫生研究院（NIH）拒绝他的第一个基因打靶项目申请。他从其他经费中东拼西凑，于1982年发表了第一篇基因打靶技术的论文，1984年，当他再次向NIH提出申请时，他被告知：“很高兴您没有接受我们的建议。”

童年的经历成为卡佩基一生的财富，他说：“它让人努力保全自己、维持自己并努力生存下来，它让我在一生中能利用自己的资源……这段经历让我认识到一个极为重要的事实是：如果给一个机会，任何人都能做得到。”

当卡佩基努力用外源DAN对溶液中哺乳动物细胞的特定基因进行修饰时，史密斯最初的想法却是用外源基因来修复人类细胞中受损的基因。1985年，他和同事将含有部分球蛋白基因的DNA引入细胞，之后发现细胞中这种DNA片段的细胞能对准染色体中的球蛋白基因，也就是说，他通过这种方法修复了受损的基因。

史密斯出生在英国，1951年在牛津大学获得生物化学博士学位，随后到美国威斯康星大学做博士后，并与一位美国姑娘热恋。由于女朋友不愿到英国，史密斯又拿不到美国签证，他们只好到加拿大多伦多结婚。在等待签证的7年时间里，他在当地一个研究机构发明了一种名为淀粉凝胶电泳的技术，这种技术已成为今天实验室里从蛋白质中分离基因的标准技术。

1960年到1988年，史密斯在威斯康星大学工作，他获奖的工作绝大部分是在这里做的。1988年至今，他在北卡罗来纳大学工作。2007年10月8日，北卡罗来纳大学在新闻公告中骄傲地称：史密斯教授是本校第一位获得诺贝尔奖的全职教授。

史密斯酷爱滑翔并拥有飞行员驾照，2001年9月，他曾打算驾驶小飞机到纽约参加拉斯克奖午宴。他说，科学家们不能太专注于科学，他们的生命中应该有3件事：研究工作、一项爱好和家庭。

史密斯能在星期天的时候同时做这3件事：上午到实验室，中午带夫人外出用餐，下午开始飞行或滑翔。

卡佩基和史密斯殊途同归，他们发现细胞中所有的基因都可以被精确修饰，但这种方法还不能培育出基因打靶动物，他们还需要一种能够将变异基因送进生殖细胞的特殊细胞。

1981年，剑桥大学的埃文斯和同事从小鼠胚胎中首次成功分离出胚胎干细胞，几年后，他们将溶液中的胚胎干细胞注入发育中的胚胎后能生长出活的小鼠。卡佩基和史密斯立即意识到这种干细胞的重要性，他们学习了如何培养胚胎干细胞，并表明能将特定修饰的基因送入胚胎干细胞。

1986年，万事俱备。卡佩基和史密斯发明了基因打靶技术，埃文斯提供了将基因打靶输送到小鼠生殖系的干细胞。1989年，第一篇培育出基因打靶小鼠的论文发表。

2007年10月8日，当埃文斯准备用一天的时间为女儿打扫卫生时，他得知自己获得了诺贝尔奖，他对法新社的记者说：“儿时的梦想终于成真了。”

在科学的道路上，埃文斯是一位孤独的战士，与卡佩基一样，他一直在斗争。在接受拉斯克基金的访谈中，他说，获奖对自己很重要，是对他工作的认可，因为他总是大声疾呼，反对主流观点，“就像是一队士兵在整齐地行走，我是唯一步伐不同的人。父母也许会高兴地说，这个孩子与众不同。但在实验室里，我就像是一个外来者。”他说，“在申请基金时，我总被告知想法不成熟而且不可行。但5年后，我发现每个人都在做同样的事。”

埃文斯说，科学上有一句名言是“站在巨人的肩上”，这句话提醒大家科学的进步既是合作也是个人努力的结果。“如今，我很高兴加入到这一阵列，希望通过帮助别人，为未来作贡献。”