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和去年一样,2019诺奖成果依然瞄准癌症-郑州网站建设

梦之网科技2019-10-07文章动态

出品:科普中国

制作:中日精英大学联合会

监制:中国科学院计算机网络信息中心

2019年10月7日,三位医学家因在“理解细胞如何感知并适应氧气的作用机制方面做出的突出贡献”,而荣获2019年诺贝尔生理或医学奖。

和去年一样,2019诺奖成果依然瞄准癌症-郑州网站建设

来源:https://www.nobelprize.org

通俗地讲,他们的发现让我们更加清楚地明白了在不同氧气浓度下,人类和其它动物机体一系列生理变化的基本原理。说白了就是,氧气太少或氧气太多,也就是缺氧和富氧的时候我们怎么活?

值得一提的是,三位科学家已经于2016年获得了拉斯克奖的基础医学奖,这次喜获诺奖,更让拉斯克奖“坐实”了“诺奖风向标”的称号。

下面,就让我们对三位科学家的经历和研究成果做一个简单的概括。

和去年一样,2019诺奖成果依然瞄准癌症-郑州网站建设

从左往右依次为:Gregg Leonard Semenza Peter John Ratcliffe William George Kaelin(来源:https://www.nobelprize.org)

咱们从左边开始,第一位获奖者:格雷格·伦纳德·塞门扎(Gregg Leonard Semenza,生于1956年),美国医学家。他的研究领域专注于生命系统如何利用氧气和调节需氧量等。

他的团队发现HIF-1(缺氧诱导因子-1,本质上是一种蛋白质)所调控的基因能够作用于线粒体呼吸。这种因子能够指导细胞对缺氧状况做出特殊反应,还能够作用于心血管系统,让它采取措施,从而帮助机体尽快恢复正常。这个精密而复杂的过程表现得更宏观点,也有些例子,比如当大家去到高海拔氧气稀缺的地方时,一方面会忍不住大口呼吸,增加氧气的摄入量,一方面血液会调动更多红血球,输送氧气。而塞门扎完成了一项了不起的工作,从细胞分子的层面理解清楚了这些现象。这一机理目前已经被用于多种针对癌症治疗,贫血等疾病的药物研发中。

和去年一样,2019诺奖成果依然瞄准癌症-郑州网站建设

诺奖官网对于HIF-1因子的机理描述,来源:https://www.nobelprize.org

从纯科学研究的角度来说,揭示缺氧诱导因子的机理已经是非常重量级的成就了,它让我们更加清晰地理解了人体。然而它的意义不仅于此,HIF-1还为临床医学带来了重大的启示。

在一些与细胞异常增殖有关的疾病,例如癌症组织中,HIF-1存在过度表达的现象。说白了就是,在癌症组织的周围,HIF-1因子表现得极为活跃,甚至可以用机能亢进来形容。

那么,HIF-1和癌症组织又有什么关系呢?

癌症组织是一群十恶不赦、欲求未满的暴徒,它们在体内特定地点疯狂生长,以至于在很小的区域内就会集中大量的细胞、血管及组织等。对于置身于此处的癌细胞来说,由于细胞生长需要消耗大量的能量和氧,其实肿瘤内部是一种非常缺氧的状态。为了摆脱缺氧的困扰,癌细胞必须让肿瘤周边血管更有活力,新生血管网更加密集,从而尽量摆脱缺氧对于自身生长的限制。因此,在癌细胞的驱使之下,HIF-1拼命发挥效能以便让癌细胞获得尽可能多的氧,从而在表观上造成过度表达的现象。

和去年一样,2019诺奖成果依然瞄准癌症-郑州网站建设

处于形成亢进状态的小鼠视网膜血管网络,可以迅速改善局部缺氧,来源:

这给临床医学带来了启发,在对付癌症组织的时候,是不是就可以从HIF-1入手,降低癌细胞能获取到的氧含量了呢?

别着急,这还不是全部的发现。

第二位获奖者带着他的成果正在向我们走来。

彼得·约翰·拉特克利夫(Peter John Ratcliffe,生于1954年),英国医学家、分子生物学家。1972年赴剑桥大学和圣巴多罗买医院学习医学,1978年毕业后转赴牛津,并于1989年建立了自己的新实验室。

拉特克利夫主要以对缺氧的研究知名。从上世纪80年代开始,他的团队详细考察了红血球生成素的生理作用,这是一种细胞一旦缺氧就会释放的物质。沿着这个研究方向,他们揭开了一系列细胞用于感知氧气的分子机制。

在他介入该领域之前,研究人员们对导致缺氧的分子过程所知甚少。

1989年,当时还是一名肾脏专科医生的拉特克利夫,在实验室开始进行与红血球生成素相关的研究。红血球生成素(Erythropoietin,简称EPO),或称促红细胞生成素,是一种糖蛋白激素,对红细胞的产生有决定性的控制作用。有趣的是,这种重要的物质在人体中的主要合成器官,会随着年龄的变化而变化,在婴幼儿时期,它主要由肝脏合成,而成年后,它主要由肾脏合成。同时,EPO还参与伤口愈合的过程。

文章关键词
细胞
医学
癌症
癌细胞