諾貝爾生理學或醫學獎 破解細胞呼吸之謎

英美三學者共獲殊榮
08/10/2019
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威廉.凱林(William G. Kaelin Jr,61歲)美國癌症學家、哈佛醫學院教授

2010年,威廉.凱林被選為美國國家科學院院士,並獲蓋爾德納國際獎,2016年獲拉斯克基礎醫學研究獎。

彼得.拉特克利夫(Peter J. Ratcliffe,65歲)英國醫學家細胞和分子生物學家

以研究細胞對缺氧的反應而聞名,現在劍橋大學納菲爾德醫學科擔任教授和臨床醫學系主任。

格雷格.塞門扎(Gregg L. Semenza,63 歲) 美國約翰霍普金斯大學醫學院教授、細胞工程研究所血管計劃主任

知名於對生命系統如何利用、調節氧氣的研究,2008年評選為美國科學院院士,2016年獲拉斯克基礎醫學研究獎。

諾貝爾獎「開獎周」昨(7)日正式開跑,六大重磅獎項輪番揭曉,打頭陣的生理學或醫學獎得主於澳門時間下午5時30分在瑞典斯德哥爾摩出爐,美國癌症學家威廉.凱林、英國醫學家彼得.拉特克利夫及美國醫學家格雷格.塞門扎共享殊榮,以表彰他們發現細胞如何感知和適應氧氣供應。諾貝爾委員會稱讚,有關發現為了解氧氣水平如何影響細胞代謝及生理功能奠定基礎,亦有望為對抗貧血、癌症和許多其他疾病的新治療方法鋪平道路。

眾所周知,包括人類在內,生物體感受氧氣濃度的信號識別系統是生命最基本的功能,但對於氧氣的需求,必須達到微妙的平衡。譬如對於深埋於組織深處的細胞來說,紅血球能為它們送上氧氣。而一旦氧氣含量過低,機體就會促進紅血球的生成,保持氧氣的濃度在合理範圍。而細胞如何應對外界環境氧氣變化,學界對此卻所知甚少。

瑞典卡羅琳斯卡醫學院宣布,美國哈佛醫學院達納-法伯癌症研究所的威廉.凱林(WilliamG. Kaelin Jr),英國牛津大學和弗朗西斯.克里克研究所的彼得. 拉特克利夫(Peter J. Ratcliffe)及美國約翰霍普金斯大學醫學院的格雷格.塞門扎(Gregg L. Semenza),這三名科學家揭曉細胞如何利用分子機制,調節基因活性以適應不同的氧氣供應,因此抱回2019年諾貝爾生理學或醫學獎,三人將平分900萬瑞典克朗(約澳門幣737萬元)獎金。

凱林和拉特克利夫對獲獎表示高興,凱林說,他接獲諾貝爾委員會致電時仍在半夢半醒,但他知道,「作為科學家,於清晨5時收到有很多數字的電話號碼來電,有時是十分好的消息。我的心情未能平復,有點不太真實」。

破解缺氧機制或有助抗癌

在上世紀90年代,塞門扎和拉特克利夫主要研究促進紅血球生成素的調節機制,該激素對於刺激低氧反應刺激紅血球產生極為重要。塞門扎的研究團隊發現缺氧誘導因子HIF,所調控的基因能夠作用於線粒體呼吸,它能夠指導細胞對缺氧狀況的特殊反應和心血管系統的變化。在一些癌症疾病中,能觀察到HIF的過度表達。而HIF含有兩種不同的、能夠與DNA結合的蛋白質,即所謂的轉錄因子,現名為HIF-1α 和ARNT。

同一時間,凱林正在研究林道症候群(VHL),已知這種疾病會增加罹患某些癌症的風險。威廉.凱林發現,無功能性VHL基因的細胞會響應缺氧環境。接著,塞門扎的團隊發現,VHL蛋白與HIF的一種成分會相互作用,一旦氧含量升高就將後者標記為「準備破壞的對象」,從而關閉細胞對缺氧的反應。

這些研究揭示生物對於氧氣感知通路,不僅在基礎科學上有其價值,還有望帶來創新療法,例如倘若能通過調控HIF通路,促進紅血球的生成,就有望治療貧血;而干擾HIF的降解,則能促進血管生成,治療循環不良。另一方面,由於腫瘤的生成離不開新生血管,如果人類能降解HIF-1α或相關蛋白(如HIF-2α),就有望對抗惡性腫瘤,目前已有類似的療法進入了早期臨床試驗階段。

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