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开拓癌症贫血新疗法 3名科学家夺诺贝尔生理学或医学奖
互联网 新闻媒体 2019-10-09 点击:146


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  任何动物均需借助氧把食物转化为能量,当身体含氧量改变,体内细胞便需作出相应调整,继续有效提供能量。3名分别来自美国和英国的科学家塞门萨、拉特克利夫和凯林凭研究细胞缺氧反应的机制,揭开氧气对细胞活动的具体影响,成为治疗癌症、贫血等多种疾病的新希望,共同夺得2019年度诺贝尔生理学或医学奖。
  曾同获颁拉斯克医学奖
  据悉,获奖的3人在2016年曾同获颁拉斯克医学奖,表扬他们有关细胞如何适应不同氧气环境的研究。
  拉斯克医学奖是生物医学领域最有名的奖项之一,仅次于诺贝尔奖,不少得奖者其后均得到诺贝尔奖,故有“诺贝尔生理学或医学奖风向标”之称。他们亦在2010年获颁加拿大盖尔德纳国际奖。
  62岁的威廉•凯林(William G. Kaelin Jr)是哈佛医学院教授、癌症专家,在丹娜-法伯癌症研究所拥有专属研究实验室。
  65岁的彼得•拉特克利夫(Sir Peter J. Ratcliffe)则是牛津大学教授,于校内设立独立研究团队,是研究肾病的专家,探讨在缺氧环境下,人体如何产生一种能制造红血球的荷尔蒙,从而作出调节。
  格雷格•塞门扎(Gregg L. Semenza),63岁,是美国约翰霍普金斯大学医学教授,曾撰写逾400篇研究论文,被引用逾13万次。在高中生物老师的指导下,他对科学产生兴趣,就读哈佛大学期间,得悉一名朋友的孩子患上唐氏综合症,促使他决心研究儿科基因学。
  揭秘细胞适应缺氧机制
  动物细胞和组织可摄取的氧含量时有变化,例如高地环境氧含量较少,当人体缺氧时,红血球生成素(EPO)含量会增加,让身体制造更多红血球,亦可能制造新血管,即使早于胚胎初形成时,人体已有适应含氧量变化的能力。
  然而,科学家一直无法解答,氧分子在这一过程中所扮演的角色。
  美国约翰霍普金斯大学教授塞门萨和英国牛津大学教授拉特克利夫,多年来研究含氧量与EPO的关系,其中,塞门萨运用基因改造老鼠,发现人类所有组织均能感应含氧量的变化,而非限于产生EPO的肾脏,而EPO的活跃程度,则受缺氧反应元(HRE)的脱氧核糖核酸(DNA)中一组蛋白影响,名为缺氧诱导因子(HIF)。
  塞门萨于1995年进一步确认,HIF由两组蛋白组成,分别为HIF-1α和ARNT(又称HIF-1β)。塞门萨及拉特克利夫发现当含氧量偏高时,细胞只含有少量HIF-1α,原因是它会跟人体中的氧产生降解反应,最终消失。当含氧量下降,HIF-1α则会跟ARNT结合,使EPO含量上升,但科学家仍未得悉当中机制。
  美国哈佛大学教授凯林在研究罕见遗传疾病“VHL症候群”时,发现当癌细胞缺乏VHL基因,细胞内的HIF-1α含量将非常高,而向癌细胞注入VHL基因后,细胞便恢复正常,显示VHL基因或会影响细胞是否出现缺氧反应。拉特克利夫其后再进行实验,证实VHL基因正是HIF-1α降解反应的关键。
  拉特克利夫和凯林随后继续探究氧分子、VHL与HIF-1α之间的互动,并于2001年同时发表研究结果。两人发现当氧含量正常时,氧分子会变成氢氧根,并与HIF-1α结合。VHL这时会识别出HIF-1α,制造降解反应,HIF-1α因此消失,无法促使EPO活动。而在缺氧情况下,由于氧分子减少,因此无法吸引VHL,使HIF-1α得以跟ARNT结合,成为HIF,进而刺激EPO活动,制造更多红血球。
  扩大人类对生物反应认知
  大部分疾病的其中一个根源,正是细胞无法响应含氧量变化,例如癌细胞会干扰人体制造新血管的过程,使癌细胞更易繁殖。医药界基于塞门萨等人的研究结果,研发刺激或阻止细胞缺氧反应的药物,例如只要让人体制造更多红血球,便有望治愈贫血。
  评审认为,3人确立氧气含量对细胞新陈代谢,以及其他生理活动的影响,大幅扩大人们对生物反应的认知,有助革新对抗疾病的策略,他们将分享900万瑞典克朗奖金。

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