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在生命科學(xué)領(lǐng)域取得的成就
2010-06-22 |文章來源: | 瀏覽次數(shù):  |

 
 

 

一、 醫(yī)學(xué)上的突破 

醫(yī)學(xué)上的開拓者

20世紀(jì)50年代,BNL的科學(xué)家Walter Tucker和Powell Richards開發(fā)出放射性示蹤元素锝-99m。1966年起,由于锝-99m幾乎可用于體內(nèi)任何器官的造影,世界對該示蹤元素的需求大增,現(xiàn)在美國每年在1300萬核醫(yī)療過程中使用它。該示蹤元素是在BNL石墨研究反應(yīng)堆上研制出來的。  

帕金森病的研究

20世紀(jì)60年代,BNL的科學(xué)家George Cotzias開始研究用左旋-多巴治療帕金森病。在尚無良藥的情況下,左旋-多巴幫助許多患者在生活上實(shí)現(xiàn)了自理。

心臟掃描

1990年,利用BNL的國家同步光源,首次將人類心臟顯影,采用的技術(shù)稱為經(jīng)靜脈血管造影技術(shù)。美國有500萬人患心臟病,開發(fā)這一方法對他們的動(dòng)脈造影,其危險(xiǎn)性比采用通常技術(shù)低。  

鹽與高血壓

1952年,BNL的科學(xué)家Lewis Dahl開始從事具有開創(chuàng)性的鹽與高血壓有關(guān)的研究。在25年實(shí)驗(yàn)的過程中,他發(fā)現(xiàn)鹽的攝入量高對青年人危險(xiǎn)性較大,建議兒童食品中不要添加鹽。他的研究表明:人的遺傳背景使鹽在很大程度上引起高血壓。  

率先研制出診斷工具

BNL從事的核物理研究導(dǎo)致開發(fā)出醫(yī)用放射性同位素。在早期開發(fā)锝-99m的基礎(chǔ)上,Suresh Srivastava和他的同事們1988年研制了一種易于使用的工具盒,將锝-99m附在紅細(xì)胞上,醫(yī)生通過心臟和其他器官可看到血液的流動(dòng)。到20世紀(jì)中葉,該工具盒在世界上得到廣泛應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)讓出去獲得的專利費(fèi)為實(shí)驗(yàn)室開展新的研究、教育和培訓(xùn)提供了資金。  

心臟健康檢查

 

世界上成千上萬的病人都接受過心臟負(fù)荷實(shí)驗(yàn),但只有少數(shù)人知道這些實(shí)驗(yàn)使用的是鉈-201。鉈-201是在BNL60英寸的回旋加速器上開發(fā)出來的。鉈-201多數(shù)集中在心臟肌肉內(nèi),醫(yī)生用同位素照相機(jī)可以測量它的分布。將放射性同位素注入心臟病病危者的血流中,可對心臟受損情況進(jìn)行安全有效的診斷。鉈-201可用來診斷早期心臟病。  

緩解癌癥疼痛

癌擴(kuò)散到骨頭后,會(huì)給病人造成劇烈疼痛,只有連續(xù)大量服用鎮(zhèn)靜劑才能獲得緩解。為提供一種選擇,BNL的研究人員利用高通量束流反應(yīng)堆開發(fā)出一種放射性化合物,稱為錫-117m DPTA。20世紀(jì)90年代中期,在最初臨床實(shí)驗(yàn)中,使用這一放射性同位素的癌癥患者中80%疼痛有所緩解,20%的患者疼痛幾乎消失。  

正電子斷層掃描儀

1961年,BNL的化學(xué)家們研究如何通過分析注入到血流和被腫瘤吸收的放射性物質(zhì)的衰變來探測小的腦腫瘤。BNL開始研制這一探測器陣列。20世紀(jì)70年代,BNL的研究人員發(fā)現(xiàn)了將探測器數(shù)據(jù)重建成腦影象的方法,該工作是邁向現(xiàn)代正電子斷層掃描儀的重要的一步。  

核磁共振成像中心

BNL開發(fā)了被稱為正電子斷層照相也稱“PET”的強(qiáng)有力的醫(yī)學(xué)成像技術(shù),醫(yī)生可利用此項(xiàng)技術(shù)觀測人體內(nèi)器官的活動(dòng)情況,以便治療世界上成千上萬的病人和開展醫(yī)學(xué)研究。BNL開發(fā)的放射性示蹤元素,一種稱為葡萄糖的18FDG幾乎用于每個(gè)PET中心對癌癥的診斷。  

作為成像和神經(jīng)科學(xué)中心的一部分,BNL研制的核磁共振成像裝置為研究人的心臟及人腦補(bǔ)充了其他兩種成像方法。  

腦功能

PET的探測器可對人體特定部位進(jìn)行測量,如測量腦部有多少釋放出稱為正電子粒子的放射性示蹤元素。1983年,PET的開拓者Alfred Wolf做了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),將自己的頭放入BNL一臺(tái)PET機(jī)器的圓形陣列里,研究腦是如何發(fā)送和接收書面和口頭表達(dá)思想的。  

毒癮研究

在BNL成像和神經(jīng)科學(xué)中心,研究人員研究了吸毒對人腦的影響。20世紀(jì)90年代初,BNL的科學(xué)家率先報(bào)道了吸食可卡因和海洛因及嗜酒精成癮的人抑制了其腦多巴胺系統(tǒng)的活動(dòng)。這一發(fā)現(xiàn)也適用于吸食甲苯丙胺成癮和受肥胖困擾的人。BNL的研究為治療吸毒提出了新的方法。

 

 

二、生物研究

 

花的提示

(紫露草屬花)

從 1958年開始,BNL的研究人員利用紫露草屬花的花瓣隨像化學(xué)物品或輻射等不同的誘變劑而改變顏色的特性,率先使用紫露草屬花作為研究細(xì)胞變種的工具之一。

基因突破  

1992年,BNL的生物學(xué)家們首創(chuàng)了一種解密DNA結(jié)構(gòu)的新方法,從而破譯了引起淋巴腺疾病的細(xì)菌的染色體組,有助于尋找新的疫苗。  

氚胸腺嘧啶核甙  

1956年BNL的科研人員發(fā)現(xiàn)了一種研究DNA新方法,將放射性同位素氚附在DNA組成部分之一的胸嘧啶核甙上,用于研究DNA雙螺旋(左旋)載體染色單體。

1957年BNL的生物學(xué)家們利用氚胸腺嘧啶核甙產(chǎn)生植物根部合成的DNA圖象,檢驗(yàn)了Watson-Crick分子結(jié)構(gòu)模型。另人驚訝的結(jié)果提供了DNA在單個(gè)染色體水平上復(fù)制的Watson-Crick模型的第一個(gè)證據(jù),該實(shí)驗(yàn)還首次從微觀上對“姊妹染色單體”進(jìn)行了識(shí)別?!版⒚萌旧珕误w”是一種現(xiàn)在廣泛用于研究接觸有毒物質(zhì)所引起的基因損害的細(xì)胞現(xiàn)象。

在研究細(xì)胞在體內(nèi)移動(dòng)和生長過程中,證明氚胸腺嘧啶核甙也是有用的。經(jīng)過用老鼠做的初步實(shí)驗(yàn)后,1957年開展了首次人類臨床研究。

該實(shí)驗(yàn)表明帶標(biāo)示的骨髓細(xì)胞在附近血液中出現(xiàn)所用的時(shí)間,后來集中研究各種癌癥和胃腸道中細(xì)胞的擴(kuò)散。BNL的研究人員1958年在一次會(huì)議上報(bào)告了該工作后短短幾個(gè)月,全世界對氚胸腺嘧啶核甙的需求大增。現(xiàn)在,氚胸腺嘧啶核甙用于許多不同的免疫實(shí)驗(yàn),成為細(xì)胞研究的標(biāo)準(zhǔn)。  

紫外光與癌  

(劍尾魚屬魚) 

人體的每個(gè)細(xì)胞核中都有DNA。當(dāng)一個(gè)細(xì)胞分裂時(shí),它的DNA便復(fù)制自己,故遺傳信息保持不變。但遺傳信息有時(shí)有缺陷,原因是DNA被損壞。陽光最基本的組成部分之一紫外光可引起DNA中幾種化學(xué)變化。  

1979年,BNL的生物學(xué)家將人體皮膚細(xì)胞置于幾個(gè)小劑量的紫外光下照射,模擬接受多次小劑量陽光照射的人體發(fā)生何種變化。將被紫外光照射后的人體細(xì)胞變化到惡性階段前顯示出來,這是首次。BNL的生物學(xué)家Richard Setlow在后來的實(shí)驗(yàn)中,使用劍尾魚屬逆代雜交魚來顯示惡性黑素瘤---一種致命的皮膚癌,可由紫外光-A和紫外光-B誘發(fā)。而以前,只認(rèn)為紫外光-B的照射可引發(fā)這類皮膚癌。  

病毒機(jī)理  

將來可能有一天,每個(gè)物種的DNA序列均有案可查。但在1982年,情況遠(yuǎn)非如此。BNL的科學(xué)家們完成了病毒T7的DNA序列確定,當(dāng)時(shí)已知它的DNA序列最長。此工作證明了這一點(diǎn),一共數(shù)出和認(rèn)出它的39,936個(gè)基對。遺傳圖與病毒T7的蛋白質(zhì)產(chǎn)生相關(guān)聯(lián),蛋白質(zhì)的產(chǎn)生使人們能詳細(xì)地了解這些病毒是如何控制自身復(fù)制的。  

 

(高能所科研處 侯儒成編譯)   


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