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氧气感知获诺奖,谈“癌”色变将作古?

2019年10月12日  来源:经济日报 作者: 提供人:renshen76......

近几天诺贝尔奖颁奖,相关消息各种刷屏。要说这里头跟老百姓的切身利益最相关的,还是医学奖。本年度的诺奖医学奖能帮助老百姓解除什么病痛呢?请看看我们前方记者采写回来的报道。

2019年诺贝尔生理学或医学奖获奖原因:发现生物氧气感知通路

北京时间10月7日,2019年诺贝尔生理学或医学奖公布。美国科学家威廉·凯林、格雷格·塞门扎以及英国科学家彼得·拉特克利夫共同分享了该项荣誉。

评奖委员会表示,三位科学家的获奖原因是发现了细胞如何感知和适应不断变化的氧气供应,即“生物氧气感知通路”。

为何氧气感知研究能得诺贝尔奖?相关生物和医学界专家认为,这项基础研究,为很多领域的研究提供了全新的思路与支持,尤其是肿瘤治疗。因为这项研究,人类未来可能不会再谈“癌”色变。

氧气感知有华人学者贡献

众所周知,动物需要氧气才能将食物转化成有用的能量。人们了解氧气的基础性重要作用已有数个世纪,但细胞如何适应氧气水平变化,却长期不为人知。实际上,本次诺奖背后有一位华人科学家的身影,他就是缺氧诱导因子(HIF-1)发现者王广良。

“大家都知道氧气是生命之源,但以前并不知道细胞感受氧气浓度的分子基础。动物细胞的基因表达根据其周围的氧气浓度而变化。而基因表达的变化会改变细胞的代谢,直至心跳和呼吸等生理现象。”王广良说。

王广良在约翰霍普金斯大学的塞门扎实验室从事博士后研究时的照片。(资料照片)

出生于1963年10月10日的王广良,于1983年在杭州大学生物系本科毕业,1986年毕业于中科院细胞所,1991年于美国亚利桑那州立大学获博士学位,1992年-1995年在约翰霍普金斯大学的塞门扎实验室从事博士后研究,王广良也是本次获得诺奖的塞门扎的第一位博士后。

上世纪90年代,王广良在霍普金斯大学塞门扎教授实验室做博士后和助理研究员期间发现了缺氧诱导因子HIF-1,之后进行了纯化和克隆。此次诺贝尔奖委员会列出了5篇核心论文作为评审依据,其中一篇为1995年《美国科学院院刊》发表的论文,其第一作者便是王广良(Wang, G.L.)。

王广良和导师塞门扎的合影。(资料照片)

北京大学基础医学院免疫学系副主任王月丹表示,HIF-1的发现,对于研究肿瘤组织中肿瘤细胞耐受缺氧的机制非常重要。

“这一发现解释了细胞如何在不同氧气浓度下,对自己的代谢模式进行调节和切换,从而适应低氧或者氧气正常的环境。这也是一个细胞适应环境变化,而对自身代谢做出相应调节的例子。”王月丹认为,这些发现,也对解释细胞内一些信号传导通路和基因调节机制,例如转录因子的作用,泛素化调节蛋白降解等机制,提供了证据。

浙江大学医学部(肿瘤)生物化学教授骆严认为,携氧生理化学上世纪50年代就有深入研究,但对人体如何感知不同氧环境的机理探究仍有欠缺。这份工作解释了人体细胞是如何感知的。从HIF的功能鉴定,蛋白提纯,基因克隆,到机理探究,包括蛋白稳定性的调节等,这是Hard-core生物化学的伟大成就。

肿瘤治疗有了新方向

骆严认为,氧气感知之所以重要,因为肿瘤,特别是其内部本质上就是一个乏氧的环境;另外,肿瘤干细胞初步研究也揭示它们处于机体内相对缺氧的部位。如何干预这类“肿瘤微环境”,是肿瘤领域的一个方向,也是避免化疗或免疫治疗失败的关键步骤。HIF一定在其中起某种作用。

王月丹表示,目前,治疗多发性骨髓瘤和淋巴瘤的药物硼替佐米,就有抑制HIF-1生成的作用,可以说这个通路已经被用于肿瘤治疗中。

“对于VHL基因异常的神经血管母细胞瘤的患者,抑制HIF-1,也可能是一个有效的治疗措施。”在王月丹看来,未来将有越来越多的药物会陆续研发出来。但随之而来的风险是可能存在的副作用,影响正常细胞对氧环境的适应能力。例如,现在的抗癌新药硼替佐米的不良反应就比较多。

更广阔的应用前景

除了治疗贫血和肿瘤以外,业内专家也看好缺氧调节通路在心梗和脑梗等缺血缺氧性疾病中的应用。

“比如说对于梗死部位的血管再生的促进作用,还有创伤修复,甚至是器官组织的再生和体外重建等等。”王月丹说。

“实际上,包括眼底病(老年黄斑变性、糖尿病视网膜病变、黄斑水肿)、心血管疾病(中风、心肌梗塞、肺源性高血压),甚至愈伤、再生、免疫等方面,都可能有应用。”王广良表示,例如,HIF-1抑制剂可能被用于治疗老年黄斑退化等眼底病,HIF-1稳定剂可能被用于治疗中风、心肌梗塞、间歇性跛行等心血管疾病。

骆严认为,生物氧气感知通路研究可以在运动生理化学方面下一些功夫:人在不同的海拔,肾脏合成HIF的下游基因产物EPO的能力是不一样的。运动过程中个体如何最优使用氧气,也是非常讲究的。一个理想的状况,是用不打乱身体稳态的最优方式,来提供人体的用氧产能机制。

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