当前位置:首页 -> 新闻资讯 ->行业新闻

新闻资讯
总机 029-8536 0466

2019S首个诺奖:氧气决定人类命运

第118个诺贝尔奖“开奖周”即将开启。若要问如今世界上最受欢迎的奖项是什么?诺贝尔奖绝对是当之无愧的首选。无论是文学、经济还是科学领域,无数优秀从业者都将这个奖项视为最高荣誉。

10月7日傍晚,瑞典卡罗琳斯卡医学院在斯德哥尔摩宣布,将2019年诺贝尔生理学或医学奖授予Kaelin, Ratcliffe, Semenza,以表彰他们革命性地发现让人们理解了细胞在分子水平上感受氧气的基本原理,他们主要是通过对低氧诱导因子hif水平调节机制的深入研究。

他们分别是来自哈佛医学院Dana-Farber癌症研究所的William G. Kaelin、来自牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)的Peter J. Ratcliffe以及约翰霍普金斯医学院(Johns Hopkins University School of Medicine)的Gregg Semenza。

看起来是不是不明觉厉,但又不知道这三个大神牛在哪里?

我们知道,氧气对于人类动物的重要性,天天呼吸,却常不经意间忽略它的存在。

这次的诺贝尔生理学或医学奖给了这三位大神,就是因为他们的研究解释了为什么对人类以及绝大多数动物而言,氧气是那么的重要。

简单来说,理解细胞在分子水平上感受氧气的基本原理,对深入理解肿瘤或是癌症的发生十分重要,另外低氧和许多疾病有关,例如心肌梗死、中风和外周血管疾病等。

血与氧之歌:不多不少的微妙平衡

人类离不开氧气。

剧烈运动、高原反应、伤口感染等情景,都会导致人体的全部或局部缺氧。

极度缺氧,会导致窒息而死。

遇到缺氧环境时,人体自有一套适应机制。
比如从上海到西藏,氧气变得稀薄,有的人会身体不适,但往往经过几天的调节,就缓过来了。而如果折中一点,从上海到云南,大部分人甚至不会有不适感。

那我们体内的细胞是如何进行调节的?

数百个基因帮助适应低氧环境

1960年代,科学家发现如果外界氧气含量过低,体内红细胞数量会急剧增加,从而增加对氧气的携带、运输能力,缓解缺氧。经过深入研究发现,低氧环境下,体内促红细胞生成素(EPO)的含量会增加,从而刺激骨髓生成更多的红细胞。

细胞要适应低氧环境,EPO是一个“大功臣”。但是,外界氧气水平是如何控制EPO含量的呢?

实际上,除了EPO,人体内还有超过300种基因可以发挥异曲同工的功能,促进氧气供给。比如血管内皮生长因子( vascular endothelial growth factor , VEGF) ,可以促进血管的生长,为人体适应低氧环境发挥作用。

问题是,究竟是什么在激活、调控这300多种基因呢?

天性的呼唤

这时候,塞门扎的研究出场了。他原本的研究方向是地中海贫血症,无心插柳,接触到了EPO,自此走向了诺贝尔之路。

1992年,他发现一个像开关一样的蛋白质复合物,能够结合并激活其他基因,其中就包括EPO,从而生成红细胞,适应低氧环境。就像天气干燥时,内心有个潜意识提醒我们:你口渴啦,多喝水。塞门扎把它命名为低氧诱导因子-1(HIF-1)。

拉特克利夫的研究也发现,HIF-1的存在是细胞适应低氧环境的关键。

神奇的是,只有在低氧环境下,HIF-1才能持续存活并发挥作用。一旦氧气浓度正常了,HIF-1就会被降解,也就是——死亡。

另一个问题来了,什么可以降解HIF-1?

水果不放冰箱容易坏

塞门扎和拉特克利夫研究的同时,凯林正在研究一种遗传综合征——希佩尔-林道综合征(Von Hippel–Lindau disease,VHL综合征),这是一种罕见的遗传疾病,VHL是一种抑癌基因,VHL突变后,患某些癌症的风险明显增大。

凯林和拉特克利夫的研究都发现:VHL基因能够与HIF-1发生相互作用。

在正常氧气水平下,HIF-1会与一种酶结合,从而发生“改款”——这有点像水果放在外面容易变质腐化。“改款”后的HIF-1很容易被VHL识别并“绑定”,接着快速降解,就像处理垃圾一样。

在缺氧环境下,此前与HIF-1结合的那种酶并不发生作用,HIF-1不被此种酶“绑定”,从而也不被VHL“绑定”——这就像水果在新鲜时就及时存入冰箱,避免了变质腐化。此后,HIF-1得以直接进入细胞核,在那里与一些特定的基因组结合,从而发挥激活、调节人体内逾300种基因的功能,促进氧气的供给与传输。

至此,细胞如何感知并适应外界氧气变化的机制已经清楚了。

关于诺贝尔奖

1895年11月27日,瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人阿尔弗雷德·伯恩哈德·诺贝尔(Alfred Bernhard Nobel)签署了他最后的遗嘱,将财产中的最大一份给了一系列奖项,即诺贝尔奖。诺贝尔奖分设物理、化学、生理学或医学、文学、和平和经济学六个奖项。

诺贝尔奖的奖金来自诺贝尔所成立基金的利息或投资收益。随着诺贝尔基金的收益变化,诺贝尔奖的奖金有所浮动。

2001年至2011年的单项奖金为1000万瑞典克朗,2012年至2016年因基金收益下降,奖金下调为800万瑞典克朗。2017年,基金财务状况好转,奖金改为900万瑞典克朗。

其中,诺贝尔生理学或医学奖是根据已故的瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱而设立的,目的在于表彰前一年在生理学或医学界做出卓越发现者。该奖项于1901年首次颁发,由瑞典首都斯德哥尔摩的医科大学卡罗林斯卡医学院负责评选,颁奖仪式于每年12月10日(诺贝尔逝世的周年纪念日)举行。

获奖专家介绍

威廉·乔治·凯林(美国)

1957年生于纽约,哈佛医学院丹娜-法伯癌症研究所教授。长期致力于肿瘤抑制蛋白相关的抗肿瘤新疗法研究,在VHL蛋白方面的研究成果为开发治疗肾癌的VEGF抑制剂奠定基础。目前,已有多个治疗肾癌的VEGF抑制剂上市。 

格雷格·塞门扎(美国)

1956年生于纽约,美国约翰霍普金斯大学医学院教授。1992年,因发现低氧诱导因子(HIF1) 而成为现代低氧研究的奠基人,对肿瘤学及心血管疾病等的研究产生了重要的影响。2008年成为美国国家科学院院士。 

格雷格·塞门扎(美国)

1956年生于纽约,美国约翰霍普金斯大学医学院教授。1992年,因发现低氧诱导因子(HIF1) 而成为现代低氧研究的奠基人,对肿瘤学及心血管疾病等的研究产生了重要的影响。2008年成为美国国家科学院院士。 

2010年,三位曾一起获得了“加拿大版小诺贝尔奖”盖尔德纳国际奖,基本上拿到这个奖的科学家有四分之一之后都会获得诺贝尔生理学或医学奖。

2016年,三位科学家也一同获得了医学界的最高荣誉之一、“美国诺贝尔奖”拉斯科基础医学研究奖。

诺贝尔生理学或医学奖近5年获奖者

2018年,美国免疫学家詹姆斯·艾利森与日本生物学家本庶佑,凭借他们发现负性免疫调节治疗癌症的疗法方面的贡献”。

2017年,三名美国科学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·扬,凭借他们在研究生物钟运行的分子机制方面的成就获奖。

2016年,日本科学家大隅良典凭借在细胞自噬机制研究中取得的成就获奖。

2015年,中国女药学家屠呦呦,以及爱尔兰科学家威廉·坎贝尔和日本科学家大村智,凭借他们在寄生虫疾病治疗研究方面取得的成就获奖。

2014年,拥有美国和英国国籍的科学家约翰·奥基夫以及两位挪威科学家梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽,凭借他们发现大脑定位系统细胞的研究获奖。