三科學家獲諾貝爾生理學或醫學獎 平分約650萬獎金
2019年10月08日05:04
10月7日,2019年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉。威廉·凱林、彼得·拉特克利夫以及格雷格·塞門紮獲獎。圖/視覺中國
10月7日,2019年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉。威廉·凱林、彼得·拉特克利夫以及格雷格·塞門紮獲獎。圖/視覺中國

  10月7日下午,2019年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉。獎項授予了美國醫學家威廉·凱林(William G.Kaelin,Jr。)、英國醫學家彼得·拉特克利夫(Sir Peter J。 Ratcliffe)和美國醫學家格雷格·塞門紮(Gregg L.Semenza),以表彰他們“發現了細胞如何感知和適應氧氣變化機製”。他們將平分900萬瑞典克朗(約合人民幣650萬元)的獎金。

  諾貝爾官網介紹稱,氧氣的重要性已毋庸贅言,但細胞如何適應氧氣水平的變化則一直不為人所知。今年諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者的研究則開創性地揭示了生命中最重要的適應過程機製之一,幫助人們理解氧氣含量如何影響細胞代謝和生理功能奠定了基礎。這一發現也為抗擊貧血、癌症和其他疾病的新策略鋪平了道路。

  適應氧氣變化的細胞“開關”

  英國《衛報》稱,這項研究的核心在於身體對低氧環境的反應。當人體處於缺氧狀態時,促紅細胞生成素(Erythropoietin,EPO)就會增加,刺激骨髓生成新的紅細胞,而紅細胞則會帶來氧氣。但是,氧氣含量減少是如何觸發這種反應呢?這就是今年的諾獎得主們想要回答的問題。

  頒獎委員會成員、劍橋大學教授蘭德爾·約翰遜表示,“許多科學家經常用‘教科書式發現’這個詞,但今天這個真的是教科書式發現”,三位獲獎人“發現了一種調節氧氣含量下降時細胞如何適應的分子開關”。

  據介紹,這個“開關”就是一種被稱為缺氧誘導因子(Hypoxia-inducible factors,HIF)的蛋白質。他們發現,在正常的氧氣條件下HIF會迅速分解,但當氧氣含量下降時,HIF的含量會增加。更為重要的是,HIF還可以控製EPO的表達水平,如果將其DNA片段插入某基因旁,則該基因會被低氧條件誘導表達。

  許多生理學專家表示歡迎

  這一發現的影響是非常廣泛的。據介紹,人體對氧氣含量變化的反應涉及從運動到胚胎發育的所有過程。它還與多種疾病有關,如慢性腎功能衰竭患者,由於EPO減少多患有嚴重的貧血症。

  據《衛報》報導,許多生理學方面的專家對這一獎項表示歡迎,認為這是對生理學基礎研究的認可。英國生理學會主席布里吉特·蘭姆稱,“今年的諾貝爾獎將生理學放在了首要的、核心的位置,這是對生理學家重要研究的認可。諸如此類的尖端生理學研究正在增進我們對身體運作機製的瞭解,而這將幫助我們保持健康”。

  劍橋大學生理學、發展和神經科學部的安德魯·莫里博士表示,三人的研究獲獎當之無愧。莫里介紹稱,“氧氣是生命的基礎,它允許線粒體從所攝入的食物中提取能量”,三人的研究“揭示了細胞感知氧氣含量並響應波動的機製,從而增強了氧氣向人體組織的輸送並改變了我們的新陳代謝”。莫里表示,自上世紀90年代首次出現關於缺氧誘導因子的報導以來,人們就意識到它們在日常生活中的重要性,“缺氧是許多疾病的特徵,包括心力衰竭、慢性肺部疾病和許多癌症。這三位科學家及其團隊的工作為更好地理解這些常見的威脅生命的疾病,和尋找治療這些疾病的新策略鋪平了道路”。

  西英格蘭大學癌症生物學博士埃里克斯·格林豪評價稱,今年諾獎對於“瞭解細胞如何感知和響應氧氣含量的變化至關重要”,同時這“對於血液供應受損的相關疾病具有重大意義,包括實體瘤如乳腺癌、結腸直腸癌和胰腺癌等”。

  三人獲獎並不意外

  事實上,凱林、拉特克利夫和塞門紮三人獲得今年的諾貝爾生理學或醫學獎並不令人意外。據《衛報》報導,早在2016年,這三人就因揭示了“人與動物對氧氣含量的細胞感知機製”而獲得了素有“美國諾貝爾獎”之稱的拉斯克基礎醫學研究獎(Albert Lasker Basic Medical Research Award)。

  威廉·凱林1957年11月23日出生於美國紐約,目前是哈佛醫學院教授。凱林1979年獲杜克大學化學學士學位,1982年獲該校醫學博士學位。他曾在約翰·霍普金斯大學和丹納-法貝爾癌症研究所接受了內科學和腫瘤學的專業培訓,並在丹納-法貝爾癌症研究所建立了自己的實驗室。2002年,凱林成為哈佛醫學院正式教授。此外,他自1998年起就一直擔任霍華德·休斯醫學院的研究人員。據丹納-法貝爾癌症研究所官網介紹,凱林教授的研究重點是腫瘤抑製蛋白的功能,包括視網膜母細胞瘤蛋白(pRB)、馮·希珀爾·林道綜合徵蛋白(pVHL)和p53腫瘤抑製蛋白等。凱林教授的實驗室使用各種分子和細胞方法來瞭解這些蛋白質如何從機製上防止腫瘤的生長。2010年,凱林教授當選為美國國家科學院院士。

  彼得·拉特克利夫1954年5月14日生於英國蘭開夏郡,目前是牛津大學教授。他在劍橋大學岡維爾與凱斯學院學習醫學,並在牛津大學接受了腎臟病學專業培訓。拉特克利夫還是英國倫敦弗朗西斯·克里克研究所的臨床研究主任、牛津大學目標發現研究所所長、路德維希癌症研究所成員。據克里克研究所官網介紹,拉特克利夫教授目前的研究旨在瞭解通過蛋白質羥基化和相關氧化產生信號的生物學作用。這項工作既專注於HIF羥化酶本身的操作,又致力於催化其他蛋白質上的羥化反應的相關酶。它旨在將這些生化途徑與生理控製以及人類疾病(包括癌症和缺血性血管疾病)的病理生理聯繫起來。

  格雷格·塞門紮1956年7月1日出生於美國紐約,目前是約翰·霍普金斯大學教授。塞門紮1978年在哈佛大學獲生物學學士學位,1984年在賓夕法尼亞大學醫學院獲醫學博士學位,並在杜克大學接受培訓成為一名兒科專家。塞門紮在約翰·霍普金斯大學進行了博士後培訓,並在那裡建立了一個獨立的研究小組。他於1999年成為約翰·霍普金斯大學的正式教授,2003年起擔任該校細胞工程研究所血管研究項目的主任。據約翰·霍普金斯大學醫學院官網介紹,塞門紮教授目前的研究包括基因和幹細胞療法治療缺血性心血管疾病、HIF-1在癌症中的作用和保護心臟免於缺血再灌注損傷等。

  ■ 背景

  數字中的諾貝爾生理學或醫學獎

  諾貝爾生理學或醫學獎由瑞典卡羅林斯卡醫學院(Karolinska Institutet)負責評選,1901年首次頒發,至今已頒發110次。其中,一戰、二戰期間的1915-1918、1921、1925、1940-1942這9年未頒獎。

  截至目前,諾貝爾生理學或醫學獎共有219人獲獎,其中僅有12名為女性,佔比不到5.5%。最近一位女性獲獎人是中國女藥學家屠呦呦,她於2015年因發現治療瘧疾的新療法獲獎。

  諾貝爾生理學或醫學獎最年輕的獲獎人為32歲的加拿大生理學家弗雷德里克·格蘭特·班廷,他於1923年因發現胰島素獲獎。最年長的獲獎人為87歲的美國生物學家裴頓·勞斯,他於1966年因發現前列腺癌的激素療法獲獎。

  新京報記者 謝蓮

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