北京时间10月7日下午5点30分,2019年诺贝尔生理学或医学奖公布。威廉·凯林、彼得·拉特克利夫和格雷格·塞门扎三人因在“细胞如何感知和适应供氧环境变化”方面的决定性研究成果和巨大贡献,获得本年度诺贝尔生理学或医学奖。
我们知道,动物需要氧气才能将食物转化为有用的能量。氧气的基本重要性已被人们所了解,但长期以来人们一直不清楚细胞如何适应氧气水平的变化。
今年的诺贝尔奖获得者开创性的揭示了生命中最重要的适应过程机制,为我们了解氧气水平如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础,也为抗击贫血、癌症和许多其他疾病的新策略铺平了道路。
威廉·凯林是美国癌症学家、哈佛医学院教授,他为理解与癌症发生有关的细胞信号传导做出了贡献,团队研究对象包括视网膜母细胞瘤、抑癌基因等。他在丹纳-法贝尔癌症研究所建立了自己的实验室,并在实验室使用各种分子和细胞方法来了解这些蛋白质如何从机制上防止肿瘤的生长。
彼得·拉特克利夫研究造血生长因子——促红细胞生成素,这种物质由肾脏产生,是对血氧水平下降的响应机制。这项研究工作开启了对氧气感知过程的发现,这一过程不仅决定了肾脏和肝脏如何调控促红细胞生成素水平,更是存在于几乎所有的动物细胞中。
格雷格·赛门扎是美国医学家,研究方向为生命系统的氧气代谢调控。他的团队发现缺氧诱导因子-1所调控的基因,能够作用于线粒体呼吸,能够指导细胞对缺氧状况的特殊反应和心血管系统的变化。在一些癌症疾病中,能观察到一些过度表达。
三位科学家的发现可以概括为:发现了低氧诱导因子,这个因子不仅能使细胞耐受低氧,也能使细胞耐受营养过剩。其机理是,让细胞从需氧的氧化磷酸化产生能量转变为糖酵解代谢模式来产生能量,以维持各种功能。
他们通过各自的研究证明,人和生物体的多数细胞都能感受氧气的变化,尤其是低氧,因而可以产生不同的反应,包括从生理到病理的现象,都可以表现出来。而这一发现的意义就是从过去的独特性上升为概括性,从个性延伸到共性。
有了这个认识,才能从具体的疾病发生机理上认识疾病,从而治疗和预防疾病。
癌症包括许多不同的类型,其特征都是异常细胞不受控制的增值,会扩散到健康的器官和组织。我们人体内每天都会产生3000-6000个癌细胞,按照85岁的平均寿命来计算,每个人一生中患恶性肿瘤的几率是36%。而癌症每年都会导致上百万人死亡,这是我们人类面临的最大健康挑战之一。
过去研究人员已经发现,在肾脏、肾上腺、胰腺以及中枢神经系统等位置发生的肿瘤都生长在血管丰富的部位,而且它们会分泌促红细胞生成素,刺激红细胞的产生。原因在于,肿瘤快速生长时,会导致肿瘤内部低氧,然后促使低氧诱导因子表达,从而促进血管生成,有利于肿瘤增长。
如今,生物氧气感知通路的发现,就可以更好的帮助人们对抗癌症和治疗癌症,让人们活得更长久。