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菠萝获得今年诺奖的细胞氧气感知通路凭啥得奖

  
发布时间:2019-10-09 作者:菠萝因子

原标题:菠萝:取得本年诺奖的“细胞氧气感知通路”,凭啥得奖?

2019年诺贝尔生理或医学奖已在瑞典卡洛琳斯卡医学院揭晓,颁发哈佛医学院的William G.Kaelin,牛津大学的Peter J.Ratcliffe以及约翰霍普金斯大学的Gregg L.Semenza.,以赞誉他们在细胞怎么感知和习惯氧气改动机制方面("for their discoverys of how cells sense and adapt to oxygen availability")做出的奉献。值得一提的是,这三位科学家2016年曾取得拉斯克根底医学奖。

看到新闻后我十分振奋,因为自己的博士论文便是研讨“细胞氧气感知通路和脑瘤之间的联系”。2009年,我最首要的研讨成果作为封面文章宣布在《癌症细胞学》杂志上,一晃现已曩昔10年了。

这次获奖的三个人都是本范畴如雷贯耳的人物,也是我的长辈和偶像。当年在学术会议上,我常常倾听他们的陈述,也有时机和他们暗里沟通。毫无疑问,他们都是顶尖科学家,取得诺奖也是实至名归。

研讨细胞对氧气的感知为何重要呢?

就像每个人都有自己的日子环境,人体的每个细胞也都有着自己日子的“微环境”,包含氧气、维生素、各种营养物质、其它相互效果的细胞,等等等等。

跟着环境改动,人需求调整日子方法,否则就要出问题,比方热了就要脱衣服,渴了就得喝水。所以,怎么感知热和渴,便是人能活下来的根底。

相同的,跟着微环境的改动,细胞也需求做出恰当的调整,否则也会出问题。氧气含量缺乏(缺氧),是细胞常常遇到的一种微环境改动。

有时缺氧是大环境形成的,比方人跑到西藏去玩,高原空气稀薄,会形成细胞全体缺氧。

有时缺氧是部分环境形成的,比方正常胚胎细胞或许癌细胞成长很快,有时血管成长跟不上节奏,就会形成部分缺氧;

有时缺氧是病理形成的,比方基因突变导致的镰刀型贫血症,患者红细胞携氧才能大幅下降,导致体内缺氧。

那细胞缺氧咋办呢?

首要,细胞得知道自己缺氧了,然后需求做出相应的改动,调整细胞内的信号,防止缺氧形成严峻的细胞损害,一同,还需求尽力康复氧气供给,尽量改动缺氧状况。

感知氧气浓度状况,并做出调整,这便是“细胞氧气感知通路”的中心。

细胞一旦缺氧后,就会激活“细胞缺氧反响”,做出全方位的调整,比方:

  • 排泄信号分子,影响红细胞生成,进步全身氧气供给。
  • 排泄信号分子,影响新血管的成长,进步部分氧气供给。
  • 改动代谢方法,下降细胞对氧气的需求和耗费。
  • 激活生计信号,防止细胞时间短缺氧发作逝世。

……

曾经,咱们仅仅知道细胞能感知微环境中的氧气浓度,但并不知道详细的原理是什么。正是因为这三位获诺奖的科学家团队在90时代的开创性科研,咱们才开端理解了这个细胞中最中心的体系之一,对细胞和分子生物学起到了巨大推进效果。

上图是一个极端简化的细胞氧气感知反响示意图。这个详细分子机制十分复杂,今日就不打开讲了,咱们也不必纠结。

重要的是,这个通路和咱们的日子方方面面都有密切联系。

比方,它能解说为啥西藏人能在低氧的高原日子。

咱们都知道,许多人去西藏都会因为缺氧呈现高原反响,头晕眼花,浑身不舒服。但西藏人长时间在这种环境下,却能正常日子繁殖。为啥呢?

直觉告知咱们,肯定是自然选择带来的习惯性。那到底是咋习惯的?西藏人和平原的人有啥不同?这个问题直到最近才有了答案。

我国和外国的科学家一同协作,对日子在高原上的西藏人做了基因检测,发现他们许多都携带了一个重要的基因突变。而改动的这个基因,便是细胞氧气感知反响通路中的一个重要基因:HIF2a(缺氧诱导因子2A)。

正是这个细胞缺氧反响通路基因的改动,让藏族人的细胞氧气感知反响十分共同,能更好地习惯缺氧的高原日子。

细胞氧气感知通路能得诺奖,不止因为它解说了根底生物学的问题,也因为它和人类许多疾病密切相关,一同还带来了一系列新药研制。

贫血,也便是血红蛋白浓度缺乏,会形成机体缺氧,呈现头晕等症状,影响日子质量,严峻的还或许丧命。

跟着氧气感知通路的发现,科学家想到,假如能开发药物激活细胞对缺氧的反响,就或许影响细胞排泄信号分子,促进更多红细胞生成,或许血管成长,然后进步体内的携氧量,改进贫血症状。

有一类叫HIF-PHI的新药,就精干这个工作。上一年我国刚刚上市的新药罗沙司他,便是其间的代表。它获批用于医治缓慢肾病引起的贫血。

这个通路的药物也或许用于医治癌症!

但和前面药物相反,医治癌症需求反向调理氧气感知通路。不是激活“细胞缺氧反响”,而是按捺。

癌症细胞成长很快,血管往往跟不上,氧气和营养都供给缺乏,所以癌细胞常常长时间处在缺氧状况,这会激活“细胞缺氧反响”,一方面影响新血管生成,为成长供给能量,另一方面调理成长信号,防止因为缺氧逝世。

这导致一些癌细胞十分依靠“细胞缺氧反响”里的一些重要分子,尤其是低氧诱导因子(hypoxiainducible factors, HIFs)。

假如按捺低氧诱导因子,就或许按捺癌细胞对低氧的习惯性,然后真实的“饿死癌细胞”。这就带来了另一类新药:低氧诱导因子按捺剂。

多家公司都在开发这一类药物,靶点各有不同。

本年5月,默沙东公司花22亿美元收买了一个叫Peleton的生物技术公司,首要就因为它有一个叫PT2977的靶向药物,能特异地按捺低氧诱导因子(HIF2a)。现在这个药物正在2期临床试验,用于医治通明细胞肾癌。这种癌症因为特定的基因突变,理论上特别依靠HIF2a这个基因。最近发布的临床数据也的确让人欢喜,后续研讨值得等待。

总而言之,细胞氧气感知通路十分重要,得诺奖也是实至名归。等待这项重要的生物学发现能带来更多立异的药物,给患者带来福音!

关于三位获奖科学家

Sir Peter J. Ratcliffe

1954 年出生于英国兰开夏郡,其在剑桥大学学习医学,并在牛津大学接受了肾病学的专业训练,一同在牛津大学建立了自己独立的研讨小组,并于 1996 年成为正教授,现在 Sir Peter J. Ratcliffe 是 Francis Crick 研讨所的临床研讨主任,牛津 Target 发现研讨所的主任以及路德维希癌症研讨所的研讨成员。

接到获奖电话的他,正在写基金。

William G. Kaelin Jr.

1957 年出生于纽约,取得了杜克大学的博士学位,William Kaelin Jr 在约翰霍普金斯大学和达纳-法伯癌症研讨所接受了内科和肿瘤学的专科训练,一同在达纳-法伯癌症研讨所建立了自己的实验室,并与 2002 年正式成为哈佛医学院的正教授,从 1998 年开端,其就成为了霍华德休斯顿医学院的研讨员。

接到获奖电话的他,正单独在家。死后镜框里是他的妻子,乳腺癌范畴专家,2003年被确诊为乳腺癌后又生计了12年,2015年因罹患恶性胶质瘤逝世。

Gregg L. Semenza

1956 年出生于纽约,其取得了哈佛大学的学士学位,并于 1984 年取得了宾夕法尼亚大学费城医学院的医学博士学位,一同在杜克大学接受了儿科专家的训练,并在约翰霍普金斯大学进行了博士后研讨,建立了自己的研讨团队,1999 年 Gregg L. Semenza 成为了约翰霍普金斯大学的正教授,从 2003 年开端担任约翰霍普金细胞工程研讨所血管研讨方案小组的主任。

接到获奖电话的他,也正单独在家。

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