詹森——雌激素受体的发现者

郭晓强

雌激素受体的发现，加深了对雌激素作用机制的理解，推动了整个内分泌学领域的快速发展，也为乳腺癌的诊断和治疗提供了重要标准。

今天，乳腺癌仍是一种严重威胁女性健康的疾病，距完全消除乳腺癌还任重道远，但对部分类型乳腺癌的治疗已获巨大进步，其中之一是雌激素受体阳性乳腺癌。可利用雌激素受体抑制剂来取得较好疗效，这成为癌症治疗的成功案例之一。此治疗模式的成功，部分得益于美国生物化学家詹森（Elwood Vernon Jensen，1920—2012）在雌激素受体研究领域的奠基性工作。

学业和职业

1920年1月13日，詹森出生于美国北达科他州的法戈市（Fargo），4岁时全家搬到俄亥俄州的斯普林菲尔德（Springfield），在当地完成初等教育。詹森的母亲是一位学校老师，因此詹森很小就开始阅读，4岁开始上学后连跳两级。1940年，詹森从威腾伯格大学（Wittenberg University）毕业并取得化学学士学位，随后进入芝加哥大学深造，跟随著名有机化学家哈拉什（M.S.Kharasch）进行博士学位研究。

1941年太平洋战争爆发，詹森学业中断。他最初想作为一名军事飞行员参战，因视力达不到标准未能如愿，转而从事化学武器特别是毒气的研发。由于在毒气研究中全身心投入和防护措施不完善，詹森两次遭遇重大事故，住院的经历使他深刻意识到有毒物质的危害远比想象的严重，逐渐萌生了从事生物医学研究的想法。二战期间詹森除研究毒气外还参与哈拉什领导的橡胶人工合成，并取得一系列重大成果，1944年获有机化学博士学位，也因此得到哈拉什的赏识和青睐，这对詹森的人生成功起了重要作用。

二战结束后詹森获古根海姆奖学金。并在哈拉什推荐下进入瑞士联邦理工学院，跟随另一位有机化学家鲁日奇（L.Ruzicka，1939年诺贝尔化学奖获得者）学习类固醇激素化学，开始了从化学向医学的初步过度。在瑞士期间，詹森的研究生涯未有太大起色，但一次意外的经历让他产生了影响后来全部职业生涯的感悟。

作为一名未曾接受过系统爬山训练的新手，詹森和一位爱好爬山的同学在瑞士导游带领下，成功地从瑞士一侧（东北面）登顶欧洲阿尔卑斯山脉第二高峰——马特峰（Matterhorn，4478米）。许多专业登山人士更倾向于从意大利或法国一侧登顶，可是詹森他们以一种非同寻常的方式完成了任务。这次成功对詹森而言意义非同寻常：首先是敢于挑战自我，其次是不迷信权威，最后是尝试不同方法，条条大路通罗马。詹森还从中归纳出自己一生都津津乐道的“变换方法”（alternative ap-proach）——当从正面解决问题存在困难时，变换思维可能收获意想不到的效果。

在瑞士学业即将完成之际，导师哈拉什建议詹森回到芝加哥大学开始一份全新的工作。芝加哥大学医学院外科系的哈金斯（C.B.Huggins）正谋划建立一个跨学科的癌症研究小组，而哈拉什将詹森作为对医学感兴趣的化学研究者推荐给哈金斯。后者是卓越的泌尿外科医生，于1941年和助手首次通过切除睾丸（去势）或补充雌激素（抵消雄激素活性）而达到治疗晚期前列腺癌的目的，因这项贡献分享了1966年诺贝尔生理学或医学奖。

哈金斯对詹森十分满意，他们之间的知识互补非常有利于开展研究，哈金斯可以辅导詹森医学，而詹森可以传授化学知识。1947年詹森正式加入芝加哥大学，成为外科助理教授，并成为1951年建立的本·梅癌症研究实验室（Ben May Laboratory for Cancer Research）的首批员工。

解开雌激素作用之谜

哈金斯对乳腺癌的治疗亦有重要经验，首创切除肾上腺治疗绝经期后晚期乳腺癌妇女的疗法。哈金斯还十分注重基础科学研究，重点内容在雌激素的生物学作用。注射极微量雌二醇可使幼鼠子宫和其他生殖器官表现出惊人的生长速度。雌激素的这种效应深深吸引了詹森的注意。当哈金斯建议詹森开展雌激素作用机制的研究时，詹森欣然接受。

雌激素研究可追溯到20世纪初。1905年，英国生理学家斯塔林（E.Starling）首次提出激素（hormone，有人音译为荷尔蒙）一词，该词源自希腊语，意思是“唤起”或“激发”。激素概念的提出极大地推动了内分泌领域的快速发展。在随后数年间，大量激素如胰岛素、肾上腺素和糖皮质激素等先后被发现，而雌激素则于1929年由德国化学家布特南特（A.F.J.Butenandt，1939年因性激素的发现分享诺贝尔化学奖）和美国生物化学家多伊西（E.A.Doisy，1943年由于维生素K的发现分享诺贝尔生理学或医学奖）独立分离成功。研究还阐明了雌激素等的生物学功能，包括胚胎发育、组织生长和性器官保持等。但一直不清楚这些激素发挥生物学效应的机制。

在1950年代，物质和能量代谢是当时生命科学研究的重点与主流。生物化学家普遍认为，雌激素进入细胞后可被特定的酶氧化为雌酮，同时释放出氢，生成烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸（NADPH），NADPH通过参与特定代谢通路而发挥多重生物学效应，雌酮还可被相关酶进一步还原为雌二醇而重生，因此NADPH（还原氢）是雌激素作用机制的重要中介分子。这些假说很符合主流的生物化学观点，却无法解释一些不带还原氢的雌激素类似物如己烯雌酚的作用。詹森决定使用“变换方法”来解决这个难题，不去关注激素如何作用于器官，而是观察器官对激素有何种影响。为了实现这个目标，首要解决的关键问题是激素检测。激素发挥生理作用的浓度极低，常规方法根本无法检测成功，而放射性同位素标记是一种非常理想的方法。

1957年，詹森在博士后帮助下设计出用氢的放射性同位素氚（³H）替换雌二醇中正常氢（¹H）的设施，最终在芝加哥大学费米实验室合成了氚标记的雌二醇，从而将雌二醇检测灵敏度提升到万亿分之一克。

随后·詹森等人将生理剂量的氚标记雌二醇注射到未成年雌性大鼠体内，然后通过检测同位素的放射活性，追踪雌二醇在不同器官（包括子宫、阴道、肝脏、肾脏、血液和肌肉）内的分布与滞留。他们发现，在非生殖器官中雌二醇浓度会迅速衰减，而在子宫和阴道里则可保存较长的时间，提示这些器官中可能存在一种结合雌二醇的物质。而且研究还发现，在整个过程中雌二醇未发生结构改变，即未出现氢的转移，从而否定了代谢学说。

1958年，詹森在奥地利维也纳举办的学术会议上，首次提出了雌激素作用机制的假说，即雌激素通过与子宫和阴道等器官内特定物质结合而发挥促生长效应。为了更容易让科学界接受，詹森并未将这种物质称为受体，而是命名为亲雌激素蛋白（estrophilin）。詹森的这一假说当时并未引起足够多的人关注，在他做报告的会场里仅有5位听众，其中3位还是大会报告人。科学界普遍接受细胞膜上存在受体的概念，对这种在细胞质中发挥作用的受体并不认同。相反，这看上去更像酶的作用。因此，未引起广泛的共鸣也不足为奇。

随后詹森和同事深入研究雌激素的作用机制，与戈尔斯基（J.Gorski）等人一起确定了雌二醇可穿过细胞膜进入细胞内，首先在细胞质中与受体结合而形成复合物，这种结合可将受体活化并迁移到细胞核，通过和特定DNA序列结合而启动靶基因表达，从而发挥生物学效应。这就是雌激素受体发挥作用的两步机制。随着有关雌激素受体机制的阐述逐步完善和其他相关激素作用机制的研究取得进展，到1960年代中期，细胞内也存在受体的概念逐渐被科学界所接受。

詹森的这一开创性成果，为类固醇受体的研究奠定了基础并铺平了道路。在随后20年时间内，多种类固醇激素包括睾酮、孕酮、糖皮质激素、醛固酮以及类固醇样维生素——维生素D3等的受体先后被鉴定。1986年，雌激素受体基因被克隆，进一步推动了该领域的快速发展。这些类固醇激素受体都在细胞核中发挥生物学效应，并且在结构和作用模式上相似，因此统称为核受体。人类存在48种核受体（小鼠为49种），构成一个大的蛋白质超家族。关于核受体超家族的研究是目前生命科学中最活跃的前沿领域之一，对许多发育机制及相关疾病如肥胖、糖尿病等的理解和治疗产生了深远影响，詹森也被科学界称为“核受体之父”。雌激素受体与乳腺癌治疗

随着雌激素受体逐渐得到证实，詹森开始考虑其研究成果的临床意义，而乳腺癌的治疗成为重点考虑对象。

对乳腺癌治疗真正意义的突破出现于19世纪末。1896年英国医生比特森（G.Beatson）首创卵巢切除术治疗乳腺癌，开创了乳腺癌内分泌治疗。在随后几十年中，卵巢切除术得到完善和发展。到1950年代，研究人员又开发出肾上腺甚至垂体的切除手术，治疗绝经期后的乳腺癌患者。这些手术的共同特点在于减少了患者体内的雌激素含量。但是这些治疗方案存在两个根本性的缺陷。首先存在治疗的有效性问题，只对1/3的乳腺癌患者有效，对其余2/3无效，且手术效果须到8个月才可判断，因此手术无效的2/3患者还被耽搁了其他治疗方法如化疗等的施行。这种治疗效果差别背后的机制困扰着临床医生。其次，外科手术使许多女士望而却步，能否找到一种替代疗法呢？这也是一个重要的研究方向。

詹森推测，雌激素受体是雌激素促生长效应之必要中介，因此可能在乳腺癌细胞的生长过程中也发挥了关键性作用。这意味着检测乳腺癌患者雌激素受体的含量，可能对治疗效果评判具有重要意义。詹森开发出蔗糖密度梯度离心检测雌激素受体分子含量的方法。对手术治疗的乳腺癌患者进行检测发现，雌激素受体含量越高，去雌激素手术的治疗效果越显著。1971年，詹森首次报道了这一发现，并提出雌激素受体阳性可作为乳腺癌手术治疗之重要依据，随后的大样本分析进一步证实了这一结论，它逐渐成为乳腺癌内分泌治疗入选的重要标准。

然而，雌激素受体的密度梯度离心方法，其敏感性较低，从而给早期乳腺癌的筛查带来巨大不便，而特异性抗体检测可极大地提高测试灵敏性，但抗体迟迟无法制备成功。詹森再次利用“变换方法”，利用蔗糖密度梯度离心，分离出氚标记雌激素-雌激素受体-抗体三元复合物，进一步从复合物中分离出雌激素受体的抗体，1977年完成多克隆抗体的制备，1980年获得了单克隆抗体。利用这些抗体开发出雌激素受体酶联免疫试剂盒和细胞免疫组化试剂，极大地增加了临床乳腺癌患者雌激素受体含量分析的敏感性，更好地确定了雌激素受体阳性乳腺癌患者切除卵巢的预后显著好于雌激素受体阴性患者，从而更加方便了临床筛查。此外，雌激素受体的抗体还为受体基因克隆提供了重要的材料，也成为其他核受体研究的重要借鉴。

1970年代初，詹森开始寻找可替代外科手术治疗乳腺癌的药物。詹森和乔丹（V.C.Jordan）发现，雌激素受体阳性的乳腺癌患者对一种抗雌激素物质——他莫昔芬（tamoxifen）的治疗有较高敏感性。他莫昔芬最早开发用作女性避孕药，可是因效果有限且毒性较大而被放弃，但在乳腺癌治疗中被测试出理想效果。1977年，美国食品和药品管理局批准他莫昔芬应用于晚期乳腺癌治疗，1990年又批准用于乳腺癌预防。1998年的一个大样本实验表明，他莫昔芬对预防乳腺癌的发生有重要的益处。

詹森的这两项发现使成千上万名乳腺癌妇女免于不必要手术的痛苦，改用简单服药的方式来接受治疗：还为他莫昔芬治疗乳腺癌的适应证提供了科学标准一一雌激素受体阳性，从而每年挽救或延长了十万多名乳腺癌患者的生命。詹森第二任妻子赫博格（H.Herborg）也患有乳腺癌，检测结果为雌激素受体阳性，通过他莫昔芬治疗而取得理想效果，生存期已愈十年。他又积极探索雌激素受体抑制剂的作用机制，从而为开发更好的乳腺癌治疗药物和减少治疗副作用提供有力支持。内分泌领域的先驱

1960年，詹森升任芝加哥大学泌尿外科教授，1969年接替哈金斯担任本，梅癌症研究实验室主任。1990年，年已七旬的詹森从芝加哥大学退休，但仍先后在国立卫生研究院、康奈尔医学院、汉堡大学和瑞典卡罗林斯卡医学院等继续从事科学研究。2002年，詹森成为辛辛那提大学医学院细胞生物学系访问教授，又不知疲倦地工作了近十年。2012年12月16日，詹森由于肺炎并发症在辛辛那提郊区一家护理和康复中心去世，享年92岁。

詹森完成了两项奠基性工作：确立了细胞核受体的存在（以区别于经典细胞膜受体），从而开创了一个全新的研究领域；开发出雌激素受体检测方法，革新了乳腺癌的分类和治疗。詹森一直被视为诺贝尔奖热门人选，2008年曾被认为是最有可能的一年，因为那年恰逢雌激素受体提出50周年。由于诺贝尔奖不授予已去世人士，因此詹森将永远无法得到诺贝尔奖青睐，这不能不说是一件憾事。但詹森所做卓越贡献已被科学界（开创核受体信号转导研究领域）和医学界（为乳腺癌治疗提供新选择）所铭记，他的发现为众多乳腺癌患者带来了巨大福音。

詹森由于重要贡献而荣获多项科学奖励，包括美国通用癌症凯特林基金会奖（Kettering Prizc of theGM Cancer Foundation，1980年）、美国内分泌学会最高奖科克奖（Fred Conrad Koch Award，1984年）、加拿大盖尔德纳基金奖（cairdner Foundation Award，1979年）和美国拉斯克基础医学奖（2004年）等。詹森为美国科学院院士（1974年）、美国艺术和科学院院士（1975年），还曾担任美国内分泌学会主席（1980—1981年）。

芝加哥大学本，梅癌症研究系的廖（S.Liao）认为，詹森在应用化学知识解决生物学问题方面表现得异常细心和严谨，通过开发同位素标记雌二醇而为雌激素受体及功能的研究奠定了基础。芝加哥大学荣誉教授德松布尔（E.DeSombre）则对詹森的工作给予了更高的评价，认为这是伟大技术创新和新颖概念的一项联合，詹森提出的简单但具有深刻思想的雌激素受体概念。对基础和临床生理学都产生了深远影响，不仅加深了对雌激素作用机制的认识，还对其他类固醇激素的研究起到了推动作用。

关键词：詹森 雌激素 受体 乳腺癌