• 2019首个诺奖:氧气决定人类命运 癌症新疗法来了?
2019-11-12 08:08:22   
第118个诺贝尔奖“开奖周”即将开启。诺贝尔奖绝对是当之无愧的首选。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, se

国庆节黄金周今天结束,接下来是诺贝尔奖黄金周。

第118届诺贝尔奖“开幕周”即将开始。如果你想问当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。无论在文学、经济还是科学领域,无数杰出的实践者都把这个奖项视为最高荣誉。

10月7日晚,瑞典卡罗林斯卡医学院(Karolinska Medical College)在斯德哥尔摩宣布,将把2019年诺贝尔生理医学奖授予kaelin、ratcliffe和semenza,以表彰他们的革命性发现,即他们主要通过对缺氧诱导因子hif水平调节机制的深入研究,使人们在分子水平上理解了细胞感知氧的基本原理。

他们是哈佛医学院达纳-法伯癌症研究所的威廉·g·凯琳、牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·j·拉特克利夫以及约翰·霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎。

这看起来不清楚,但我不知道三大神在哪里?

我们知道氧气对人类和动物的重要性。我们每天都呼吸,但我们经常不经意间忽略它的存在。

诺贝尔生理医学奖授予了这三位伟大的神,因为他们的研究解释了为什么氧气对人类和大多数动物如此重要。

简而言之,理解细胞在分子水平上感知氧的基本原理对于进一步理解肿瘤或癌症的发生非常重要。此外,缺氧与许多疾病有关,如心肌梗塞、中风和周围血管疾病。

2019年诺贝尔生理医学奖

在许多基础医学研究中,人体内的氧调节机制一直是人们关注的焦点。虽然呼吸氧气对每个人来说都是一件普通的事情,但是只有通过三位科学家的研究,我们才能瞥见人类细胞和组织是如何调节和适应氧气水平的变化的。

今年的诺贝尔生理学或医学奖得主揭示了细胞如何感知和适应氧气的变化,氧气是它们生命中最重要的适应过程之一。他们为我们理解氧水平如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础,他们的发现为对抗贫血、癌症和许多其他疾病的新策略铺平了道路。

动物需要氧气将食物转化成可用的能量。几个世纪以来,人类已经理解了氧的基本重要性,但是细胞如何适应氧含量水平的变化还不得而知。上述三名获奖者发现了细胞如何感知和适应氧含量的变化。他们发现了调节基因活性以应对不同水平氧含量的分子机制。

揭示氧气对人类的影响

众所周知,包括人类在内的大多数动物都离不开氧气。然而,我们对氧气的需求必须达到微妙的平衡。缺氧,我们会窒息而死;如果氧气太多,我们会再次中毒。

三个获奖者之一的美国学者小威廉·g·凯琳听到这个奖项时有何感想。你知道,几十年前,他处于放弃科学研究的边缘。

尽管威廉从杜克大学获得了数学和化学的理学硕士学位,但他对实验室工作并没有太多好感。“实验室给了我一种可怕的感觉,”威廉说。"所以我认为当医生是正确的选择。"

在约翰·霍普金斯医院短期实习后,威廉来到达纳·费伯癌症研究所开始临床肿瘤学培训。然而,为了满足毕业要求,威廉不得不进行两年的基础研究。就这样,他错误地回到了实验室。

如果你认为威廉爱上了科学研究工作,那你就错了。事实上,这次实验室之旅可以称之为“灾难”。威廉开始工作不到4个月,实验室就关闭了。“我的生活充满了这样那样的迹象,告诉我实验室里的科研生活不适合我,”威廉后来回忆道。

在困惑和困境中,大卫·利文斯顿教授向威廉伸出了援助之手,把他带进了实验室。利文斯顿教授是视网膜母细胞瘤研究的先驱之一,在阐明这种癌症的机制方面有很大成就。在利文斯顿教授的实验室,威廉分离了e2f蛋白,发现它能结合dna并促进细胞增殖。正常情况下,e2f被抑癌基因rb抑制,从而防止细胞过度分裂。然而,当rb蛋白突变时,细胞将无法控制地分裂,导致视网膜母细胞瘤的诞生。

这一意想不到的经历彻底改变了威廉的职业规划。在接触癌症患者和进行一线癌症研究的同时,威廉意识到,“对于这些患者来说,最终的希望仍然来自于对癌症分子机制的准确理解以及由此知识转化而来的有效治疗。”

1992年,威廉开设了自己的实验室。在寻找潜在的科学研究项目时,他了解到一种叫做冯·希佩尔-林道病的遗传疾病。患有这种疾病的病人会在肾脏、肾上腺、胰腺和中枢神经系统产生肿瘤。威廉注意到这些肿瘤都生长在血管丰富的区域,它们分泌红细胞生成素来刺激红细胞的生成。所有这些特征表明氧气可能在它们的生长中起着关键作用。

随后的研究结果也证明了这一点。当时,人们已经发现了Hippel-Lindau综合征相关的vhl基因。威廉的团队发现,当氧气充足时,vhl蛋白会标记一种叫做hif的缺氧诱导因子,并允许其降解。然而,在氧气不足的情况下,vhl失去了标记hif的能力,因此hif可以在细胞中继续发挥作用,并促进血管和红细胞的产生。

然而,这些细胞如何知道周围的氧气是否充足?

经过多年的探索,威廉和他的团队给出了答案:在充足氧气的条件下,细胞中羟化酶的效率会提高,使hif蛋白获得一个羟基。vhl可以识别这个羟基并开始随后的调节功能。这一突破性的发现是人类第一次意识到羟基化在细胞信号通路中起着至关重要的作用,因此发表在2001年的《科学》杂志上。

更重要的是,威廉的发现具有普遍性。在许多疾病中,他的团队发现了氧气在肿瘤形成中的作用。例如,肾癌患者的vhl基因经常发生突变,导致人体产生过量的vegf(血管内皮生长因子),进而促进血管和红细胞的产生。基于这一原则,新药研究人员开始开发针对vegf的新药。目前,fda已经批准了多种用于治疗肾癌的vegf抑制剂。

另一位获奖者是英国学者彼得·拉特克利夫爵士。

彼得·拉特克利夫是英国医学科学家和分子生物学家。他目前是剑桥大学努菲尔德医学系的教授和临床医学系主任。他于1954年3月14日出生在他的母校兰开夏,兰开斯特皇家男孩文法学校。之后,他在剑桥大学和伦敦圣巴塞洛缪医院学习医学。他于1978年毕业,搬到了牛津。他在牛津大学接受肾脏医学培训,特别强调肾脏氧合作。他主要以对缺氧的研究而闻名。1989年,他建立了一个新的实验室来研究细胞氧感应途径。我们目前对缺氧的大多数理解来自拉特克利夫实验室。

第三位获奖者是美国学者格雷格·塞门扎

格雷格·塞门扎(Gregg l. semenza),美国人,出生于纽约,现任约翰·霍普金斯大学医学院教授,细胞工程研究所血管项目主任。塞门扎获得哈佛大学文学学士学位、宾夕法尼亚大学医学博士学位、杜克大学医学中心儿科住院医师学位以及约翰霍普金斯大学医学遗传学博士后研究。塞门扎博士于1990年加入约翰霍普金斯大学。塞门扎于2008年入选美国科学院,并于2016年获得拉斯克基础医学研究奖。

20世纪90年代,拉特克利夫教授和塞门扎教授发现了一种特殊的dna序列。如果这个dna序列插入到其他基因附近,这些基因也可以在缺氧条件下被诱导激活。换句话说,这个dna序列实际上在缺氧环境中起着调节作用。然而,一旦这个序列突变,相关基因就不能被激活。

随后,研究发现该序列调节细胞中一种叫做hif-1的蛋白质,该蛋白质由hif-α和hif-1β两个亚单位组成。目前,hif-α有三种类型的hif-1α、hif-2α和hif-3α。缺氧环境中,hif-1可以结合并激活特定基因。Hif具有转录因子活性,即控制基因表达的能力,控制hif的开关是氧浓度。

揭示生物氧传感途径不仅在基础科学中有价值,而且有望带来创新疗法。例如,如果我们能调节hif-1途径并促进红细胞的产生,我们就有望治疗贫血。干扰hif-1降解可以促进血管生成和治疗循环不良。

另一方面,由于肿瘤的形成不能与新生血管分离,如果我们能降解hif-1α或相关蛋白(如hif-2α),我们有望对抗恶性肿瘤。目前,类似的疗法已进入早期临床试验阶段。

综上所述,这三位科学家的发现在基础研究和临床应用中具有重要价值。生物氧感应途径的微妙揭示显示了人类挑战未知的智慧。我们再次祝贺这三位科学家。获得诺贝尔生理医学奖是对他们所做工作的最好认可!

关于诺贝尔奖

1895年11月27日,瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明者阿尔弗雷德·伯恩哈德·诺贝尔(alfred bernhard nobel)签署了他的遗愿,并将他最大的财产份额授予了一系列奖项,即诺贝尔奖。诺贝尔奖分为六类:物理、化学、生理或医学、文学、和平和经济学。

诺贝尔奖来自诺贝尔设立的基金的利息或投资收入。随着诺贝尔基金收入的变化,诺贝尔奖的奖金也在波动。

2001年至2011年的个人奖金为1000万SEK,而2012年至2016年,由于基金收入下降,奖金降至800万SEK。2017年,该基金的财务状况有所改善,奖金变为900万SEK元。

其中,诺贝尔生理医学奖是根据已故瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔的意志设立的。其目的是表彰前一年在生理学或医学方面的杰出发现者。该奖项首次颁发于1901年,由瑞典斯德哥尔摩医科大学卡罗林斯卡医学院评选。颁奖仪式每年12月10日(诺贝尔逝世周年纪念日)举行。

近5年诺贝尔生理医学奖获得者

2018年,美国免疫学家詹姆斯·艾利森和日本生物学家本庶佑为癌症的负性免疫调节疗法的发现做出了贡献。

2017年,三位美国科学家杰弗里·霍尔(Jeffrey Hall)、迈克尔·罗斯巴殊和迈克尔·杨因其在研究生物钟运行分子机制方面的成就而获奖。

2016年,日本科学家大yoshinori因其在自噬机制研究方面的成就而获奖。

2015年,中国女药理学家涂有友、爱尔兰科学家威廉·坎贝尔和日本科学家大村智因其在寄生虫病治疗研究方面的成就而获奖。

2014年,具有美国和英国公民身份的科学家约翰·奥基夫和两位挪威科学家梅·布丽特·莫泽和爱德华·莫泽因其在大脑定位系统细胞发现方面的研究而获奖。

本文来源于中国基金会

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