ویروسی که وارونه می‌نویسد: تمین، بالتیمور و ترانسکریپتاز معکوس، ۱۹۷۰
در این مقاله
ویروسی که وارونه می‌نویسد: تمین، بالتیمور و ترانسکریپتاز معکوس، ۱۹۷۰
دیروز از یک خانواده به یک ژن رسیدیم (روز ۱۴۸): اطلاعات از شجره‌نامه به دی‌ان‌ای رفت. امروز اطلاعات در جهت مخالف حرکت می‌کند. آیا ویروسی که درون یک سلول زندگی می‌کند می‌تواند از آران‌ای خودش دی‌ان‌ای بنویسد؟ دهه‌ها این ایده از یک سالن همایش به سالنی دیگر می‌رفت و اغلب با لبخند پذیرفته می‌شد. در تابستان ۱۹۷۰ دو آزمایشگاه، با چند هفته فاصله، پاسخی آوردند که در همان صفحه‌ها جا گرفت.
از سارکوم مرغ تا یک فرضیه
نخستین حلقهٔ این روایت را در روز ۹۷ دیدیم: سارکوم مرغ پیتون راوس در ۱۹۱۱ که حتی پس از عبور از صافی هم سرایت می‌کرد. این ویروس، ویروس سارکوم راوس (RSV)، نیم قرن بعد موضوع رسالهٔ دکترای هوارد تمین شد. بنا بر زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی آکادمی ملی علوم، در ۱۹۵۷ تمین در کلتک دانشجوی رناتو دولبکو بود و کار او با هری روبین، پژوهشگر پسادکتری در آزمایشگاه دولبکو، در ۱۹۵۸-۵۹ او را به این فرضیه رساند: RSV پیش از تولید ویروس باید ژنوم خود را در سلول میزبان جای دهد. این فرضیهٔ «پیش‌ویروس» پژوهش تمین را حدود یازده سال هدایت کرد.
این ایده به‌آسانی پذیرفته نشد. بنا بر همان زندگی‌نامه، ویروس‌شناسان نخست با شواهد ژنتیکی و بیوشیمیایی تمین قانع نشدند. در شرح «Citation Classic» خود تمین، پیشنهاد اینکه ویروس‌های آران‌ای‌دار توموری با یک مرحلهٔ میانی دی‌ان‌ای تکثیر می‌شوند (1963-64) با دگم مرکزی در تضاد توصیف شده و گفته می‌شود پذیرش عمومی را تنها پس از مقاله‌های ۱۹۷۰ یافت. بنا بر معرفی بنیاد لسکر، در همایش‌ها آشکارا به او می‌خندیدند. این آخرین گزارش از یک منبع است؛ من فقط حال‌وهوای آن را منتقل می‌کنم.
سخنرانی در هیوستون، دو مقاله در Nature
معرفی بنیاد لسکر صحنه را به هیوستون و دهمین کنگرهٔ بین‌المللی سرطان می‌برد: همکار پیشین، هری روبین، علیه فرضیهٔ پیش‌ویروس سخن گفته بود؛ سپس تمین اعلام کرد ذره‌های RSV آنزیمی دارند که از آران‌ای، دی‌ان‌ای می‌سازد. گزارش همایشی در شمارهٔ ۲۷ ژوئن ۱۹۷۰ Nature هم می‌نویسد که تمین در هیوستون پیشنهاد کرد آران‌ای می‌تواند قالب سنتز دی‌ان‌ای باشد.
ساتوشی میزوتانی، پژوهشگر پسادکتری تمین، شریک او در این کار بود. بنا بر معرفی لسکر، وقتی به ذره‌های ویروسی که با شوینده تیمار شده بودند بلوک‌های سازندهٔ آماده افزوده شد، دی‌ان‌ای پدید آمد و آنزیمی که آران‌ای را می‌شکند جلوی آن را گرفت؛ پس قالب آران‌ای بود. در MIT دیوید بالتیمور، با تعبیر معرفی لسکر چند هفته بعد، همین فعالیت را در ویروسی آران‌ای‌دار دیگر یافت. برخی منابع این ویروس را ویروس لوسمی موش می‌دانند؛ متن مقالهٔ بالتیمور را نخواندم و در چکیدهٔ آن فقط «ویروس‌های توموری آران‌ای‌دار» آمده است.
هر دو مقاله در یک شماره چاپ شد. مقالهٔ بالتیمور با عنوان «Viral RNA-dependent DNA polymerase» در جلد ۲۲۶ Nature، ۲۷ ژوئن ۱۹۷۰ منتشر شد (ص ۱۲۰۹-۱۲۱۱)؛ بنا بر صفحهٔ مجله، در ۲ ژوئن ۱۹۷۰ دریافت شده بود. مقالهٔ تمین و میزوتانی با عنوان «RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus» بی‌درنگ پس از آن آمد (ص ۱۲۱۱-۱۲۱۳)؛ بنا بر زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی، در ۱۵ ژوئن ۱۹۷۰ به مجله ارسال شد. حتی چکیدهٔ بالتیمور از «دو گروه مستقل» سخن می‌گوید که برای این آنزیم شاهد یافتند.
ترانسکریپتاز معکوس، رتروویروس، پیش‌ویروس
ترانسکریپتاز معکوس آنزیمی است که از روی قالب آران‌ای، دی‌ان‌ای می‌سازد. ویروس‌های آران‌ای‌داری که چنین آنزیمی دارند بعدها خانوادهٔ رتروویروس‌ها (Retroviridae) را تشکیل دادند. رتروویروس واردشده به سلول، با کمک آنزیم، نسخه‌ای دی‌ان‌ای از ژنوم آران‌ای خود می‌سازد؛ وقتی این نسخه در ژنوم میزبان جای می‌گیرد «پیش‌ویروس» می‌شود. تمین در 1959-64 دقیقاً همین را پیشنهاد کرده بود؛ آنچه ۱۹۷۰ آورد این بود که پیشنهاد با یک آنزیم فعال قابل اثبات شد.
مسئلهٔ دگم هم هست. «دگم مرکزی» اغلب سخت‌گیرانه خوانده می‌شود: اطلاعات فقط از دی‌ان‌ای به آران‌ای و از آن به پروتئین می‌رود. اما فرمول‌بندی ۱۹۵۸ کریک تنها می‌گفت اطلاعات پس از رسیدن به پروتئین دیگر بازنمی‌گردد؛ دربارهٔ انتقال از آران‌ای به دی‌ان‌ای او «سکوتی مؤدبانه» را برگزید. در نوشته‌ای که ۸ اوت ۱۹۷۰ در Nature منتشر کرد (جلد ۲۲۷، ص ۵۶۱-۵۶۳)، کریک این انتقال را در ردیف «انتقال‌های ویژه» نهاد: مسیری که در بیشتر سلول‌ها رخ نمی‌دهد اما در حالت‌های ویژه می‌تواند رخ دهد. یعنی ترانسکریپتاز معکوس دگم را فرو نریخت؛ خوانش عمومی و سخت‌شدهٔ آن را اصلاح کرد. این نمونه‌ای خاموش از موتیف «علم خود را اصلاح می‌کند» است: آنچه اصلاح شد آزمایش نبود، تفسیر بود.
یک آنزیم، یک خانواده، یک جایزه
بنا بر روایت خود تمین، مقاله‌ها به پیدایش واژهٔ «رتروویروس»، چارچوبی نظری برای پژوهش ویروس‌ها و یک معرف استاندارد در زیست‌شناسی مولکولی انجامید. تمین در ۱۹۷۴ جایزهٔ آلبرت لسکر برای پژوهش پایهٔ پزشکی را گرفت. جایزهٔ نوبل فیزیولوژی یا پزشکی ۱۹۷۵، «برای کشف‌هایی دربارهٔ برهم‌کنش ویروس‌های توموری و مادهٔ ژنتیکی سلول»، به‌طور مساوی میان دیوید بالتیمور، رناتو دولبکو و هوارد مارتین تمین تقسیم شد. دولبکو استاد تمین در کلتک بود؛ بالتیمور در 1965-68 در مؤسسهٔ سالک در کاری مرتبط با او پژوهش می‌کرد.
ترانسکریپتاز معکوس بعدها از دو راه وارد زندگی روزمره شد. در آغاز دههٔ ۱۹۸۰ ویروس‌های HTLV-I و HTLV-II کشف و با لوسمی مرتبط شدند؛ در ۱۹۸۳ HIV جدا شد. بنا بر جمع‌بندی Britannica، بازدارنده‌های ترانسکریپتاز معکوس نخستین درمان‌های HIV بودند: بازدارنده‌های نوکلئوزیدی مانند AZT زنجیرهٔ در حال رشد دی‌ان‌ای را پایان می‌دهند و غیرنوکلئوزیدی‌هایی مانند افاویرنز به آنزیم می‌چسبند و شکل آن را تغییر می‌دهند. در آزمایشگاه این آنزیم برای ساخت دی‌ان‌ای مکمل (cDNA) از آران‌ای به کار می‌رود؛ این cDNA با PCR تکثیر می‌شود و RT-PCR برای اندازه‌گیری مقداری آران‌ای قالب استفاده می‌شود.
بها و محدودیت‌ها
نخستین محدودیت آن چیزی است که یافتهٔ ۱۹۷۰ نشان نداد. دو مقاله دربارهٔ یک ویروس پرنده و (بسته به منبع) یک ویروس موش بودند؛ نقش رتروویروس در سرطان انسان را ثابت نمی‌کردند. مانند روز ۹۷، تعادل لازم است: بیشتر سرطان‌های انسان از رتروویروس‌ها پدید نمی‌آیند. رتروویروس‌های انسانی تنها در دههٔ ۱۹۸۰ شناخته شدند؛ برخی با سرطان (HTLVها) و یکی با نقص ایمنی (HIV) مرتبط شد.
محدودیت دوم به انصاف مربوط است. میزوتانی نویسندهٔ دوم مقاله‌ای بود که همراه با تمین دربارهٔ ترانسکریپتاز معکوس گزارش شد و در میان جایزه‌گیرندگان نبود. چون جایزهٔ نوبل را حداکثر میان سه نفر می‌توان تقسیم کرد، انتخاب بر سه نام ایستاد؛ توضیحی برای کنار ماندن میزوتانی نخوانده‌ام. این نوع دیگری از موتیف «بی‌عدالتی نوبل» (یاماگیوا، فیبیگر) در این مجموعه است: اینجا مسئله جایزه‌ندادن نیست، مسئله این است که نام چه کسی به یاد می‌ماند.
سومی کنایه‌ای در زندگی خود تمین است. بنا بر کتابخانهٔ لیندا هال، تمین تمام عمر سیگار نمی‌کشید و با تنباکو مخالفت می‌کرد؛ در سخنرانی نوبل سیگار را «بزرگ‌ترین علت منفرد سرطان قابل پیشگیری» نامید. بنا بر زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی آکادمی ملی علوم، او در مراسم نوبل علیه سیگار سخن گفت. او در ۹ فوریهٔ ۱۹۹۴ در ۵۹ سالگی جان خود را از دست داد؛ کتابخانهٔ لیندا هال علت را سرطان ریه ذکر می‌کند و زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی فقط «سرطان» می‌گوید. این پژواکی تلخ از روایت سیگار است که در روز ۱۲۵ (دال، هیل) و روز ۱۳۹ (گزارش ۱۹۶۴ جراح کل) دنبال کردیم؛ چیزی بیش از کنار هم گذاشتن منابع نیست.
آنچه ماند
- امکان جریان اطلاعات از آران‌ای به دی‌ان‌ای
- خانوادهٔ رتروویروس‌ها و مفهوم پیش‌ویروس
- آنزیم به‌عنوان ابزار اصلی آزمایشگاهی برای cDNA و RT-PCR
- هدف‌گیری آنزیم در درمان HIV
آنچه افتاد یا سست شد
- خوانش سخت دگم مرکزی: «مسیری از آران‌ای به دی‌ان‌ای وجود ندارد»
- تردید عمومی نسبت به فرضیهٔ پیش‌ویروس
- میان‌بر «اطلاعات فقط در یک جهت می‌رود»
از ایدهٔ پیش‌ویروس تا تابستان ۱۹۷۰ و پس از آن: ۱۹۵۹-۱۹۹۴. محور از ۱۹۵۵ تا ۱۹۹۵ می‌رود. نشانه‌های سبز تاریخ‌هایی‌اند که چند منبع بر آن‌ها هم‌داستان‌اند؛ نشانه‌های کهربایی تاریخ‌های ناهمخوان میان منابع را نشان می‌دهند (تاریخ فرضیهٔ پیش‌ویروس: ۱۹۵۹ یا ۱۹۶۳-۶۴)؛ نشانه‌های آبی تاریخ‌هایی را نشان می‌دهند که بر یک منبع تکیه دارند. تاریخ‌هایی که فقط سالشان معلوم است در میانهٔ سال کشیده شده‌اند. چهار نشانهٔ تابستان ۱۹۷۰ با چند هفته فاصله بسیار نزدیک هم‌اند؛ از این رو سطرها جدا نگه داشته شده‌اند.
رونویسی معکوس در پایش لوسمی
یک گام امروزی رونویسی معکوس را از ترکیه هم می‌توان نشان داد. سرجان و همکاران، از گروه زیست‌شناسی پزشکی و ژنتیک دانشکدهٔ پزشکی دانشگاه دوکوز ایلول، در مطالعه‌ای که در دسامبر ۲۰۱۲ منتشر شد (Turkish Journal of Hematology؛ DOI 10.5152/tjh.2011.76) روشی کم‌هزینه و درون‌سازمانی برای پایش ترانسکریپت‌های BCR-ABL در لوسمی میلوئید مزمن شرح دادند. بنا بر چکیده، مراکزی که در ترکیه بتوانند نتیجهٔ RQ-PCR معتبر BCR-ABL بدهند اندک بودند؛ روش می‌توانست یک سلول BCR-ABL مثبت را در میان ۱۰ به توان ۵ سلول تشخیص دهد. بنا بر متن، cDNA با آغازگرهای تصادفی از آران‌ای کل ساخته شد و PCR کمّی روی همین cDNA انجام شد؛ یعنی این گام رونویسی معکوس است. مقاله نام آنزیم را صریحاً نمی‌آورد. BCR-ABL محصول همجوشی‌ای است که در روز ۱۳۷ در کروموزوم فیلادلفیا دیدیم؛ این پژوهش تلاشی برای ارزان‌کردن پایش همان همجوشی در ترکیه با روشی درون‌سازمانی است. این یک مطالعه است؛ نمایندهٔ عمل رایج در ترکیه نیست.
از ۱۹۱۱ تا امروز
چه بررسی شد و چه نامطمئن ماند
- تاریخ فرضیهٔ پیش‌ویروس: زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی آکادمی ملی علوم می‌نویسد کار با روبین در 1958-59 تمین را به این فرضیه رساند که RSV ژنوم خود را در میزبان جای می‌دهد؛ یک جمع‌بندی زندگی‌نامه‌ای دیگر ۱۹۵۹ می‌گوید (صفحه‌ای که از نشانی زندگی‌نامهٔ تمین در پایگاه نوبل خوانده شد). شرح Citation Classic خود تمین 1963-64 می‌دهد و نوشتهٔ کتابخانهٔ لیندا هال ۱۹۶۴. این ناهمخوانی است؛ احتمالاً تفاوت میان «نخستین ایده» و پیشنهاد «پیش‌ویروس دی‌ان‌ای» است، اما منابع این را صریح نمی‌گویند. در شکل با رنگ کهربایی نشان داده شده است.
- تاریخ‌های Nature: تاریخ انتشار ۲۷ ژوئن ۱۹۷۰، جلد ۲۲۶: صفحهٔ مقالهٔ بالتیمور، زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی، معرفی لسکر و گزارش همایشی همان شماره هم‌خوان‌اند. تاریخ‌های «دریافت» از یک منبع‌اند: برای بالتیمور ۲ ژوئن (صفحهٔ مجله)، برای تمین و میزوتانی ۱۵ ژوئن (زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی). به صفحهٔ خود مجله برای مقالهٔ تمین و میزوتانی دسترسی نیافتم.
- چه کسی نخست بود؟ Britannica دو گزارش را مستقل و بدون ترتیب شرح می‌دهد. بنا بر معرفی لسکر، نتیجهٔ بالتیمور «چند هفته پس از» اعلام تمین در هیوستون آمد؛ تاریخ‌های دریافت در مجله به سود بالتیمور است (۲ ژوئن، ۱۵ ژوئن). این بسته به آن است که معیار سخنرانی در کنگره باشد یا ارسال به مجله. تاریخ دقیق هیوستون را بررسی نکردم.
- ویروس بالتیمور: یک کتاب‌شناسی تاریخی و زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی از ویروس‌های موش سخن می‌گویند؛ چکیدهٔ Nature فقط «ویروس‌های توموری آران‌ای‌دار» می‌گوید؛ متن مقاله را نخوانده‌ام.
- میزوتانی: پسادکتری‌بودن و جزئیات آزمایش (شوینده، ریبونوکلئاز) از معرفی لسکر است. توضیحی برای کنار ماندن از نوبل نخوانده‌ام؛ قاعدهٔ «حداکثر سه نفر» دانشی عمومی است.
- اسپیگلمن: گزارش همایشی همان شمارهٔ Nature می‌نویسد اسپیگلمن اعلام کرد فراورده‌های واکنش‌های پلیمرازی در آماده‌سازی‌های ویروس توموری دی‌ان‌ای بود. جزئیات سهم او را بررسی نکردم؛ در متن جا ندارد.
- کریک: فرمول‌بندی ۱۹۵۸ و نوشتهٔ ۱۹۷۰ (۸ اوت ۱۹۷۰، Nature 227:561-563) با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد؛ واژهٔ «ترانسکریپتاز معکوس» در آن نوشته نیامده است.
- نوبل: توجیه و سه برنده از پایگاه نوبل است؛ «استاد» و «در کاری مرتبط پژوهش می‌کرد» از کتابخانهٔ لیندا هال (برای تمین) و زندگی‌نامهٔ نوبل بالتیمور (سالک، 1965-68).
- پایان زندگی تمین: ۹ فوریهٔ ۱۹۹۴، ۵۹ سال (زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی، لیندا هال). سرطان ریه به‌عنوان علت از لیندا هال است؛ زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی فقط «سرطان» می‌گوید. هرگز سیگار نکشیدن از یک منبع است.
- سخنرانی دربارهٔ سیگار: لیندا هال «سخنرانی نوبل» می‌گوید، زندگی‌نامهٔ علمی آکادمی «مراسم/ضیافت»؛ در متن به «مراسم نوبل» بسنده کردم.
- مطالعهٔ ترکیه: فهرست نویسندگان، سازمان و DOI از منبع است؛ نام مجله و تاریخ دسامبر ۲۰۱۲ از ثبت DOAJ است. جلد و صفحه‌ها را بررسی نکردم. مقاله عبارت «ترانسکریپتاز معکوس» را نمی‌آورد.
- جعبهٔ دیروز: دادهٔ Nature و تاریخ‌ها، فرضیهٔ پیش‌ویروس تمین و نوبل ۱۹۷۵ که در جعبهٔ «فردا»ی روز ۱۴۸ وعده داده شده بود بررسی شد؛ راوس (روز ۹۷) بازگشت.
یک قانون، یک نام: «War on Cancer»، ۱۹۷۱
امروز جهت یک آنزیم تغییر کرد. فردا زبان یک ملت تغییر می‌کند: قانون ملی سرطان که رئیس‌جمهور نیکسون در ۱۹۷۱ امضا کرد هنوز با نام «War on Cancer» به یاد می‌آید. دامنهٔ قانون، تاریخ امضا و نقش مری لسکر را بررسی می‌کنم و این نام تاریخی را در گیومه و در بافتی انتقادی به کار می‌برم.
یادداشت نویسنده: در این مقاله بیش از همه کوشیدم دو چیز را از هم جدا نگه دارم: چه کسی نخست منتشر کرد و چه کسی نخست اعلام کرد. منابع این دو را در یک ترازو نمی‌گذارند و من هم نگذاشتم. آنچه در روایت تمین برایم جالب‌تر است تبدیل فرضیه به شاهد با یک آنزیم نیست، بلکه این است که او فرضیه را چگونه حمل کرد در حالی که به آن می‌خندیدند؛ اما جزئیات آن خنده از یک منبع می‌آید و من فقط حال‌وهوایش را منتقل کردم.
منابع و مطالعهٔ بیشتر
- Temin HM, Mizutani S. RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus. Nature 1970;226(5252):1211-1213 (اطلاعات بررسی شد؛ متن خوانده نشد).
- Baltimore D. Viral RNA-dependent DNA polymerase: RNA-dependent DNA polymerase in virions of RNA tumour viruses. Nature 1970;226(5252):1209-1211. doi:10.1038/2261209a0 (فقط چکیده خوانده شد).
- Temin HM. Citation Classic commentary on "RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus." Current Contents 1977;(47), 21 Nov. garfield.library.upenn.edu (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- National Academy of Sciences. Biographical Memoirs, vol 79 (2001): Howard M. Temin. nationalacademies.org (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد؛ نام نویسنده بررسی نشد).
- Lasker Foundation. The backward enzyme. laskerfoundation.org (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- Crick F. Central dogma of molecular biology. Nature 1970;227(5258):561-563 (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- Our Virology Correspondent. Animal viruses: cells modified. Nature 1970;226:1201 (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد؛ گزارش همایش).
- Nobel Prize. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1975: summary; Howard M. Temin and David Baltimore, biographical. nobelprize.org (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- Britannica. Reverse transcriptase: discovery and impacts. britannica.com (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- Linda Hall Library. Scientist of the Day: Howard Temin. lindahall.org (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- Sercan HÖ, Öztürk I, Çalışkan C, Pehlivan M, Sercan Z. An in-house method for molecular monitoring of BCR-ABL. Turk J Hematol 2012. doi:10.5152/tjh.2011.76 (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد؛ جلد و صفحه‌ها بررسی نشد).
- Mukherjee S. The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer. New York: Scribner; 2010 (زمینهٔ عمومی؛ بخش مربوط برای این مقاله دوباره خوانده نشد).
این مقاله روز ۱۴۹ مجموعهٔ «۳۶۵ روز تاریخ سرطان» است و کشف ترانسکریپتاز معکوس را به‌عنوان خوانشی تاریخی روایت می‌کند. محتوایی تاریخی-عمومی است، نه تشخیص و نه توصیهٔ درمانی. برای تصمیم‌های درمانی با پزشک خود گفت‌وگو کنید. منابع بررسی شده‌اند؛ جزئیاتی که فقط بر یک منبع دست‌دوم، فقط بر یک خلاصه یا بر متنی ناخوانده تکیه دارند در یادداشت‌های راستی‌آزمایی مشخص شده‌اند.
آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بازخورد شما به بهبود محتوای ما کمک می‌کند.
