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诺贝尔生理学奖的研究成果背后还有这位华人的重大贡献

  
发布时间:2019-10-08 作者:责任编辑NO。姜敏0568
王广良1992年-1995年在约翰霍普金斯大学Gregg L. Semenza试验室从事博士后研讨。他在克隆缺氧诱导因子(HIF)方面的作业,为2019年诺贝尔生理医学奖的获奖效果奠定了重要根底。

2017年9月,王广良与Gregg L. Semenza在杭州西湖。本图由受访者供给。

7日,2019年诺贝尔生理学或医学奖发布,发现细胞感知和习惯氧气机制的三位科学家获奖,其间两位来自美国,一位来自英国。

在诺奖官方供给的五篇中心文献中,有一篇克隆低氧诱导因子(HIF)蛋白的文章,榜首作者为华人学者王广良。

王广良,1963年10月10日出世,1983年本科结业于杭州大学生物系,1986年结业于中科院细胞所,1991年博士结业于亚利桑那州立大学,1992年-1995年在约翰霍普金斯大学Gregg L. Semenza试验室从事博士后研讨。他在1995年克隆缺氧诱导因子(HIF)的作业,为2019年诺贝尔生理医学奖的获奖效果奠定了重要根底。

王广良现在美国大冢制药公司(Otsuka American Pharmaceutical)任职,从事新药的研制作业。

北京时刻2019年10月7日晚上8点,《知识分子》对王广良进行了专访,请他介绍做出这一作业的进程以及低氧诱导因子发现的重要影响。

以下为专访内容。为了行文的简练,文字有修改。

采访 | 陈晓雪

责编 | 李娟

氧气不只仅为生命供给能量

《知识分子》王老师好,在本次诺贝尔生理医学奖取得者Gregg L. Semenza教授的作业里,1995年的一篇PNAS论文是要害文献之一,你是榜首作者。能否介绍一下这篇论文的首要研讨内容,以及你在Semenza教授试验室做博士后作业的阅历?

王广良:1991年末,我博士结业后到霍普金斯大学做博士后,研讨细胞怎么感触氧气浓度并改动生理代谢功用的。氧气跟细胞能量代谢密切相关。可是氧气的效果不只限于给细胞供给能量,进化进程中构成的许多生理功用其实都是受氧气来调控的。

比方在供氧量缺乏的情况下,作为一种反应机制,机领会添加红细胞的数量来添加供氧,这种补偿机制便是氧气作为调控信号的一个比方。低氧信号可以诱导促红细胞生成素(EPO,可经过生物工程取得,用于医治贫氧)生成,从而促进骨髓造血体系添加红细胞的分解。现在国内现已有一个药物上市,叫做罗莎司他,经过安稳HIF(缺氧诱导因子)来医治贫血。这个药物是国内有史以来批下来的榜首类新药,是美国的一个公司做的。

我在霍普金斯大学做的榜首个科研项目,便是去研讨细胞怎么感触低氧环境从而添加EPO基因的转录表达的。

首要,咱们在试验室里给细胞培育箱输入低浓度的氧气来模仿低氧环境,去寻觅细胞内促红细胞生成素基因感触氧气浓度的要害序列,也便是转录增强子。假如删掉或骤变这部分序列,EPO感触氧气浓度的才能就会下降。接下来咱们又去寻觅与转录增强子结合的转录因子。可是转录因子在细胞中的量是十分少的。咱们其时的作业量十分大,在培育罐中培育了许多的人类Hela细胞株,为的便是可以过柱挑选到有活性的蛋白因子。其间最要害的一个办法,便是用EPO基因增强子序列做成亲和柱,挑选可以结兼并调控EPO基因表达的转录因子。终究,咱们从培育的几百升细胞悬液里得到了几毫克的HIF蛋白,再用蛋白酶把它切成小片段拿去做蛋白测序,依据得到的氨基酸序列来推导DNA序列,再把推导出来的DNA序列规划成探针,到基因库里边去钓HIF基因,终究完成了HIF基因的克隆。这一共花了一年多时刻。

成功克隆HIF基因之后,就可以做许多研讨了。

我在霍普金斯大学的前两年是做博士后,后作为助理研讨员作业了一两年,之后就到公司作业了。我仍是期望可以以HIF为靶点找到医治药物,期望至少可以树立乳腺癌或许前列腺癌肿瘤模型。其时是90年代末,咱们关于HIF的了解还没有那么深化,我最初的项目并没有展开下去,可是之后我仍是在公司里做新药开发的作业。

现在现已过了20年了,这期间,不光是我的导师试验室,其他许多试验室也做了十分多的作业,现在对此办法机理的了解现已适当多了。许多制药公司也以HIF作为靶点来做药物的挑选开发,十分抢手。

形象深化的是在冷库做试验

《知识分子》:其时为什么挑选去Semenza教授试验室做博后?

王广良:霍普金斯大学在美国是归于数一数二的医学院,并且我觉得这个课题十分有含义,由于氧气对细胞的功用是十分根底的。其时,Semenza教授在霍普金斯大学刚做完博士后。他是位医师,也是理学博士,十分聪明。平常他要招待患者、教育,还要做科研,所以试验室的作业首要是我做的。我跟他在试验室的协作十分愉快。

这项作业形象最深化的,便是纯化HIF转录因子的时分,由于不能让蛋白失活,整个作业需求在低温进行。过柱挑选过程便是在冷库里进行的,我总是穿很厚的衣服再穿个白大褂,显得很胖,其实我自己是很瘦的。离心机、柱子、试管和其他的东西都放在四摄氏度以下的冷库里。我每天在里边待好久,真实冷的不行了出来温暖一下再进去。

Semenza在南边科技大学做学术沟通时的PPT相片。图中人物照分别为在Semenza试验室时期的王广良与最近的王广良。本图由受访目标供给。

要害论文有两名华人学者参加

《知识分子》:我看论文还有一位作者署名是Jiang BH?他也是华人吗?

王广良:对,他是华人,中文名为江秉华。他是之后进试验室的,做了许多HIF基因功用方面的作业,比方说HIF对VEGF的调控功用,证明了克隆出来的蛋白确真实细胞里边起效果。

我是Semenza教授的榜首个博士后,江是他的第二个博士后,参加了后期的克隆的作业,其他一个便是咱们的试验员,其时试验室只要咱们这四个人。我刚参加的时分,Semenza教授刚刚成为助理研讨员,经费不多。他做博士后的大老板十分支撑,许多仪器设备咱们其时都是用大老板试验室的。咱们也用了其他教授的仪器设备。

我的导师对科学十分专心,他的研讨内容就专心于HIF基因。

《知识分子》:假如在大老板的试验室里边做,在国内的话或许论文还会署上大老板的姓名的现象。这篇PNAS论文只要你们试验室四个人的姓名?

王广良:对。其实大老板并没有详细参加这项作业,不过我在论文称谢里特别感谢了许多供给协助的人。在Semenza教授写的拉斯克奖相关的CELL文章(《Serendipity, Generosity, and Inspiration》)中,他把我的相片放在了中心,周围还放了许多人的相片,就有他的导师,还有现为霍普金斯大学担任科研和国际协作的副校长,其时他是实习医师,也是我搭档。

图源:Cell 167, September 22, 2016

低氧信号通路在健康范畴的潜在使用

《知识分子》:国内批下的榜首个医治贫血的新药是在你的研讨根底上做的吗?

王广良:这个药是以HIF蛋白润饰酶作为靶点来做的,是其他一个公司做的,但也显示出HIF可以成为药物开发的新靶点。我在制药公司首要是做肿瘤、眼科和精神药物的开发,期望在HIF方面发现新的使用。

《知识分子》:低氧信号通路的研讨对咱们的日子有什么样的影响?

王广良:低氧信号通路有许多潜在使用。比方促进EPO表达可以医治贫血,这是经过安稳HIF的功用来起效果的。我前几年也试着经过按捺HIF的功用来医治肿瘤,比方乳腺癌。现在药物还在开发中。

对肿瘤来说,失掉操控的肿瘤细胞会构成细胞团,细胞团的内部是缺氧的,但由于毛细血管能进入,给肿瘤细胞供给了养料。所以假如可以阻断HIF的功用,不让毛细血管进入,肿瘤细胞团就会坏死。现在,血管内皮成长因子(VEGF)是一个已知的医治靶点,现已有许多上市药物。VEGF便是受HIF来调控的,其他如PDGF(Platelet-derived growth factor,血小板衍生成长因子)等与细胞成长有关的因子也都是受HIF调控的。因而,假如阻断HIF的话,就能从上游来医治肿瘤,效果会更好。并且,咱们找到了一些按捺HIF功用的小分子化合物,比较现在市场上靶向VEGF的蛋白药等,小分子化合物的价格会低得多。HIF功用许多,也能按捺肿瘤干细胞生成,按捺肿瘤对某些化疗药的抗药性。

其他,晚年黄斑、糖尿病相关的视网膜病变,都是由于眼睛里边血管反常成长所形成的。糖尿病或许在昏暗的环境下长时刻看手机,都会形成视网膜极度缺氧和HIF过量表达,诱导血管反常成长,形成视网膜形状和功用受损。经过按捺HIF来使血管萎缩的办法或可以医治晚年黄斑和视网膜病变。这也是咱们现在研讨的一个范畴。

在心血管疾病方面,心肌梗塞、血流不畅形成的下肢瘫痪以及肺源性高血压等都跟血流供氧有关。心肌梗塞最显着了,由于血管阻塞,心肌细胞短少供氧而坏死,所以,研制可以马上康复心肌细胞功用的药物十分重要。其他,现在已有公司经过HIF基因医治在下肢血流不畅的患者中改善血流和供氧。

综上,咱们的作业在贫血、肿瘤、眼科以及心血管疾病方面都极具使用价值。我最初脱离霍普金斯大学,也是为了可以开宣布对患者有用的药物。当然那时分还比较早,发展比较慢,现在有些药现已进入临床后期了。

《知识分子》:受HIF调控的VEGF药物现已成功使用临床了吗?

王广良:对,VEGF便是咱们方才说的血管内皮成长因子,这是一个很成功的靶点。有许多单克隆抗体药物以它为靶点。VEGF的效果规模比较窄,所以其他方面的影响比较小,做药就比较简单。可是HIF的功用要比它广得多,VEGF仅仅受其调控的其间一个因子。与血管成长分解相关的至少还有5-6个成长因子。

现在上市的单克隆抗体药物,比方说avastin,是经过按捺VEGF来医治肿瘤或眼部疾病,收益很大。可是它并非对一切患者都有用,VEGF的效果或许只要40%-50%,还有50%-60%来自其他5-6个成长因子的效果。所以说独自按捺VEGF并不能对一切肿瘤以及晚年黄斑都有用。其他,由于生理补偿效果的存在,靶向VEGF的效果过一段时刻就渐渐减退了。这是由于当VEGF被按捺的时分,其他几个成长因子的表达就添加了。

所以,假如以HIF为靶点,HIF调控下流的一切成长因子都会被按捺。因而HIF的使用规模更广,按道理说效果应该会更好,当然还需求进一步的验证。

命运好是由于一门心思做作业

《知识分子》:其时做研讨的时分有没有想过相关作业或许会获诺奖?

王广良:其时没这么想,可是之后我觉得这个是十分重要的发现,这些作业仍是要归功于霍普金斯大学杰出的研讨环境和条件,给咱们的课题供给了许多支撑。

《知识分子》:你在Semenza试验室做相关研讨的时分有没有竞争对手?

王广良:有的。这次一起取得诺奖的有三个试验室。其实,获奖试验室的作业都是以我最初在霍普金斯大学做的HIF基因克隆作业为根底的。当然之后他们做得十分深化,十分重要。

其时,英国试验室也在寻觅一种克隆办法,和我在霍普金斯大学试验室要做的作业相同,但他们的办法跟咱们的不相同,最终是咱们先做出来的。其时咱们也有许多沟通,他们认为我的克隆办法不太或许施行,由于这个因子在细胞里是十分微量的,要经过许多培育细胞来纯化因子,又要去做测序并挑选基因,作业量太大了。可是咱们依然一步一步地做了,从92年头开端到93年把基因克隆出来,论文是95年宣布的。我用的办法的确作业量很大,需求从数个培育摇罐中得到的几百升细胞培育液里纯化得到几个微克的东西,也便是小试管底部的一点点东西,假如不小心丢掉了就要重新开端做。我的命运比较好,自始至终做下去都十分顺畅,没有呈现用错试剂、丢掉样品或样品失活的作业。其实命运好也首要是由于最初一门心思做作业,觉得这项作业十分有含义。

现在从事药物研制

《知识分子》:你脱离约翰霍普金斯大学之后做了什么作业?

王广良:我更期望可以在药物开发范畴可以做一些作业,可是药物研制需求多年的投入、许多的资金。当然首要是关于缺氧信号通路及HIF的功用机制还没有有深化了解,所以虽然咱们挑选了许多的先导分子,发展仍比较缓慢。但这些作业十分重要,我期望可以在使用范畴做点作业。现在有许多人都在做,不论谁可以做出来,不论是哪个公司,是不是跟我有联络,我都会十分高兴,由于究竟是谋福患者的。

前几年我回国来,期望可以找到出资,可是一向没有执行。由于新药开发需求至少五到十年的时刻,上亿的投入,而国内真实可以投入做新药开发的仍是很少,多为Me too、Me better,即在他人的根底上略微改善或许做得不相同一点。而对HIF来说,是归于新靶点、新机理的First-in-Class药物开发,危险仍是蛮大的。

我觉得诺贝尔奖的公布是一个关键,关于这个范畴的靶点研讨会得到加强,说不定我今后再找出资也会比较有说服力。

《知识分子》:现在跟Semenza教授有联络吗?

王广良:有联络。前几年我拉他一起到国内来建立公司研制药物。他是乐意做这个作业的,咱们现已在杭州建立了公司。可是资金没有到位,最终咱们没有展开起来,有点惋惜。之后就开端了贸易战,国际沟通方面也或许会有问题。

我的导师认为咱们的作业在根底研讨方面是十分重要,当然假如研制出使用价值就会协助更多的人。现在,上市的贫血医治药物并不是咱们自己做的,不过却证明了HIF的许多潜在使用价值,是一个很重要的研讨范畴。这也或许是这么早取得诺贝尔奖的原因。我原本觉得或许要比及肿瘤医治相关药物出来之后才会获奖,究竟其奉献并不能只限于根底研讨,要可以逼真地谋福人类健康。总归,不论是咱们自己做仍是其他公司做,都是很有含义的作业。

图说:2017年,Semenza(右四)到浙江大学做学术沟通。左三为王广良。本图由受访者供给。

《知识分子》:现在你们的专利是不是现已授权给一些公司去做了?

王广良:最初咱们拿到克隆HIF基因的专利大概是1998年,现在这个专利现已过期了。今后的专利都是归于做药物开发的公司的。现在基本上咱们也都能做了,也纷歧定有专利的约束了。

《知识分子》:回想20多年前的相关作业奠定了本年诺奖的根底,最终,还有什么想和咱们共享的吗?

王广良:我是从浙江露台乡村出来的,最初山区条件很差,后来见证了国内改革开放的成果,我觉得我的科研阅历仍是很有含义的。尤其是现在国内对制药范畴十分重视,有很大的投入,期望呈现真实的新药、好药。

《知识分子》:对了,你是哪一年出世的?

王广良:今日刚好是我的阴历生日!是我很好的一个生日礼物。1963年9月初九重阳日(注:采访当天是重阳节)是我的生日,我的护照上面是公历的10月10日。

《知识分子》:你还没有和Semenza联络吧?

王广良:我刚刚给他写了个邮件,恭喜他取得诺贝尔奖。

《知识分子》:他还不知道今日是你的生日吧?

王广良:他不知道,他认为我是证件上用的10月10号生日。只要我家里人知道我的阴历生日。

《知识分子》:恭喜你,也祝你生日快乐!

王广良:谢谢!总归,这项作业是有咱们中国人参加奉献的,也是很有含义的作业。