2004年諾貝爾生理及醫學獎－芬芳何來？

轉載自：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=1635
Oct 19, 2004
編輯 Wei-Chiao Chang 報導

嗅覺，對大多數的動物而言都是相當重要的，許多動物利用氣味來區分敵我，追求異性與辨認勢力範圍。
在人體的眾多感官功能中，嗅覺一直是最難以理解的領域之一。今年度的諾貝爾生理暨醫學獎得主－Richard Axel現年58歲，美國紐約哥倫比亞大學教授。Linda Buck 現年57歲，美國國家科學院院士，目前在西雅圖Fred Hutchinson Cancer Research Center從事研究工作。他/她們都是研究嗅覺分子機制的專家，一系列研究成果中，他/她們一步步地掀開嗅覺系統的神秘面紗。
二十年前，科學家們發現了掌管紅、藍與綠的三種顏色受體(colour receptor)，這三種受體能讓我們能辨識各種不同波長的光線，能讓我們欣賞絢麗的彩虹之美。但是，神經科學家們醉心於視覺系統研究，並獲得長足的進展的當時，嗅覺領域卻仍是處於渾沌未明的階段，對於嗅覺形成的機制與原理，科學家們更是所知有限。
Richard Axel 與 Linda Buck改變了這一切！當Linda Buck在Richard Axel的實驗室(Howard Hughes Medical Institute，簡稱：HHMI)從事博士後研究之際，開始進行嗅覺受體的基因定位工作。經歷了多次的實驗失敗，終於在六年的努力後，共同在國際知名期刊《細胞》 (Cell 65, 175-187, 1991)上發表了他/她們的研究成果，這篇論文震撼了嗅覺生理學界，也為他/她們贏得諾貝爾生理暨醫學桂冠。
Richard Axel 與 Linda Buck 的一系列研究中，他們發現一個大型基因家族，在這個基因家族成員中約包含了1000個不同的基因(這數量約佔人類基因的3%)，而這些基因最終也能轉譯出相同數量的嗅覺受體(olfactory receptor)。這些嗅覺受體位於鼻腔上端內皮層的嗅覺細胞中，一種嗅覺細胞僅能表達一種嗅覺受體，它們能偵測各種吸入的氣體分子。
嗅覺受體是屬於G蛋白質偶合受體(G-protein-coupled receptors)，當嗅覺受體被氣味分子活化後，會促使cAMP的形成，進而開啟離子通道，並將傳遞嗅覺訊息至大腦。大多數的氣味是由多種分子所組成，而每種分子又可活化一種或多種嗅覺受體，所以雖然人體僅有約1000種嗅覺受體，但這些受體可以經由排列組合後，形成大量的【氣味模式】，當這些【氣味模式】傳至大腦後，大腦會將這些氣味進行更高級的分析並記憶於腦中，最終產生情感、認知等生理反應。
Richard Axel 與 Linda Buck的同事們形容：他/她們的成功除了本身持續不懈的努力之外，HHMI也對科學家們提供了穩定且強而有利的支持。哥倫比亞大學神經科學家Stuart Firestein指出：如果研究人員必須仰賴固定地發表論文，來確保下一個研究經費的安全無虞，那許多細膩的研究工作反而都會變得難以進行。
註一：Howard Hughes Medical Institute於1984年成立至今，以孕育出13位諾貝爾獎得主。
註二：Linda Buck成為歷史上第七位贏得諾貝爾生理暨醫學獎的女性科學家。
原始文章：
1.Press Release: The 2004 Nobel Prize in Physiology or Medicine. Nobelprize.org
2.Science of smell wins medicine Nobel. Nature 431:616 (2004)