2019年生理学或医学诺奖已公布,其成果在治疗贫血和癌症疾病领域初现端倪

尹云肖

生物医药、医疗器械、医疗服务

  • 2019-10-09
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北京时间10月7日下午,2019年诺贝尔生理学或医学在瑞典卡罗琳医学院公布,获奖的分别为美国哈佛医学院达纳-法伯癌症研究所的威廉·凯林、美国约翰霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎、英国牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫。三位获奖者将平分900万瑞典克朗(约合人民币647万元)的奖金,以表彰三位科学家在理解细胞感知和适应氧气变化机制中做出的突出贡献。

摘要:北京时间10月7日下午,2019年诺贝尔生理学或医学在瑞典卡罗琳医学院公布,获奖的分别为美国哈佛医学院达纳-法伯癌症研究所的威廉·凯林、美国约翰霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎、英国牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫。三位获奖者将平分900万瑞典克朗(约合人民币647万元)的奖金,以表彰三位科学家在理解细胞感知和适应氧气变化机制中做出的突出贡献。

诺贝尔生理学或医学奖是根据瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱设立的,目的在于表彰当年在生理学或医学界做出推动人类发展的贡献者。据iNature数据显示,历年获得诺贝尔生理学或医学奖的男性有204人,占绝大部分,而女性只有12人获奖,其中我国学者屠呦呦教授在2015年获得诺贝尔生理学或医学奖,成为第一个获得诺贝尔生理学或医学奖的中国本土女科学家,同时也是获奖的女性中年龄最高的,获奖理由为发现青蒿素治疗疟疾的新方法。

历届生理学或医学诺奖代表着研究的最高水平,其中获奖最多的为美国

历届诺贝尔生理学或医学奖是全球最有影响力的医学领域研究奖项,代表着当今人类医学研究的最高水平,每个获奖的成果都是医学领域上革命性的进步,直接或间接带来的治疗手段或方法更新挽救了无数患者的生命。同时,各行各业时刻关注着诺奖的发布、获奖理由及获得者,以了解世界医学的进步和发展。表1为近10年诺贝尔生理学或医学奖获得情况。

表1 近10年诺贝尔生理学或医学奖获得情况

(资料来源:iNature)

在1945年之前,英、德、法三国一直是诺贝尔获奖的主要国家,但是二战以后,世界经济形势发生了转变,诺奖的获得者由欧洲转移到美国,经iNature数据分析,获得诺贝尔生理学或医学前十名国家分别为美国、英国、德国、法国、瑞典、奥地利、瑞士、澳大利亚、丹麦和日本,详情请见图1。值得一提的是在美国93位获奖者当中,21名是移民美国公民,中国只有一人获奖,排在22位。

图1 诺贝尔生理学或医学奖国家TOP10

(资料来源:iNature)

细胞感知氧气通路流程的发现为人类的多种疾病治疗开辟了新途径

生物体的信号识别系统能够感受氧气的浓度,动物需要氧气才能将食物等转化为能量以维持生命运转,数百年来,人们已经认识到氧气的重要性,但细胞是如何适应如何感知氧气水平变化却长期不为人知。

今年诺贝尔生理学或医学奖得主发现了细胞是如何适应如何感知氧气水平变化的机理,细胞内有缺氧诱导因子HIF,而HIF有两种不同且能够与DNA结合的蛋白质,HIF-1α和芳香烃受体核转位子(ARNT)。细胞在正常氧气水平下HIF-1α能被蛋白酶体快速降解;当在缺氧环境下HIF-1α在细胞核无法被被降解,然后与ARNT绑定到缺氧调节基因序列(HRE),激活有关的基因表达,促进HIF-1α的泛素化,最终使蛋白降解,发挥相关的生理功能。图2为细胞感知氧气通路的流程。

图2 细胞感知氧气通路的流程

(资料来源:nobelprize.org)

三位诺奖科学家发现了“细胞如何感知和适应不断变化的氧气供应”,并确认了“能够调节基因活性以适应不同氧气水平的分子机制”,揭示了变化过程中的重要信号机制,为后续的研究指明了方向,并且为贫血、癌症、心血管以及黄斑退行性等多种疾病开辟了新的治疗途径和方法。

细胞氧气感知通路的研究在贫血和肿瘤治疗上初现端倪

细胞氧气感知通路能够获得诺贝尔生理学或医学奖项,不仅在于解释了生物学未知的问题,而且还可以应用到人类多种疾病的新药研发,在贫血和癌症治疗上出现端倪。

贫血的病因是由于血红蛋白浓度不足,造成细胞缺氧,伴随头晕等症状,严重的可能影响生命,而细胞氧气感知通路的发现,对贫血的治疗带来很大的启发,如果能开发出激活细胞对缺氧的反应的药物,来刺激细胞分泌信号分子,促进体内更多的红细胞产生,提高体内的氧浓度,从而改变贫血症状。2018年在中国上市的HIF-PHI新药就是根据这一机理研发出的,它被获批用于治疗慢性肾病引起的贫血。

癌症患者体内的癌细胞快速生长,血管、氧气和养分都供应不上,所以肿瘤细胞长期处于缺氧或氧浓度较低的环境,这样会激活“细胞缺氧反应”,刺激心血管生成,调节生长信号,以供应能量和避免缺氧死亡,这样导致肿瘤细胞非常依赖“细胞缺氧反应”里的一些重要分子,尤其是低氧诱导因子(HIFs),如果抑制HIFs就能抑制癌细胞对低氧的适应性,从而可以真正的实现“饿死癌细胞”。2019年5月默沙东公司收购的一家Peleton生物技术公司就在做此方面的临床研究,目前处于II期临床,用于治疗透明细胞肾癌。近期公布的临床数据较为积极,后续研究值得期待。

结语

今年的诺贝尔奖获得者揭示了生命中最基本的适应性过程之一的机制,他们为我们理解氧气水平如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础,他们的发现也为防治贫血、癌症和许多其他疾病的新策略铺平了道路。

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