钱江晚报-小时新闻首席记者王湛
年诺贝尔生理学或医学奖北京时间7日公布。来自美国和英国的三位科学家威廉·凯林、彼得·拉特克利夫和格雷格·塞门扎共同分享了这项荣誉。
三位科学家的获奖原因是发现了细胞如何感知氧气和适应氧气供应,即“生物氧气感知通路”。
科学家们认为,这项基础研究,可以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。
发现“生物氧气感知通路”究竟有多么深远的影响?“有问”线上论坛近日邀请三位生物和医学界的权威人士共同解读。其中一位专家,还是这次“诺奖”的幕后英雄。
缺氧诱导因子的发现
为氧气感知机理的研究打下基础
王广良
缺氧诱导因子(HIF-1)发现者
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。
我是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。
我们知道EPO基因的表达受低氧调控,我们首先找到了EPO基因附近对低氧敏感的转录增强子(HRE),以其作为探针发现了低氧条件下能与之结合的特异蛋白因子,这就是缺氧诱导因子(HIF)。我们筛选和克隆了HIF-1基因,HIF及其修饰酶是关键的氧气感受器和受氧气调控的一系列基因表达的调节因子。
HIF的发现及其活性调节的研究为低氧条件下的基因表达和生理功能提供了连接,为氧气感知机理的研究提供了分子基础,也奠定了这次诺奖的基础。
王月丹
北京大学基础医学院免疫学系副主任
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,他们的发现,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。
同时,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。
王老师的工作不仅解决了科学的难题,而且他的专业精神,也非常令人敬佩。特别是在冷库的环境中,进行了大量的分子生物学的工作。
骆严
浙江大学医学部(肿瘤)生物化学教授
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还是欠缺。这份工作就是解释了人体细胞如何感知的。从HIF的功能鉴定,蛋白提纯,基因克隆,机理探究,包括蛋白的稳定性的调节,等等,是Hard-core生物化学的伟大成就。
贫血和肿瘤治疗
有了新的可能性
骆严
浙江大学医学部(肿瘤)生物化学教授
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揭示它们也是处于机体内的相对缺氧的部位。如何干预这类叫做“肿瘤微环境”,是一个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。
王广良
缺氧诱导因子(HIF-1)发现者
治疗贫血的一个药物已经上市,而且是首先在国内获批,是真正的第一个(FIRSTINCLASS)新靶点新机理的创新药。
对肿瘤来说,抑制HIF-1能使肿瘤细胞,包括肿瘤干细胞在缺氧环境中死亡。没有干细胞肿瘤不能转移恶化。
并且,HIF-1与肿瘤抗药性有关。抑制了HIF-1,没有抗药性肿瘤很容易被化疗药物杀死。
王月丹
北京大学基础医学院免疫学系副主任
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了肿瘤治疗中。
还有对于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。
估计以后,越来越多的药物会陆续研发出来,但风险是可能存在副作用,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。
氧气感知研究还有更多应用前景
王月丹
北京大学基础医学院免疫学系副主任
除了治疗贫血和肿瘤以外,我其实更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等等。
还有创伤修复,甚至是器官组织的再生和体外重建等等。
王广良
缺氧诱导因子(HIF-1)发现者
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。
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
浙江大学医学部(肿瘤)生物化学教授
生物氧气感知通路研究还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。当然不能鼓励像LANCEAMSTRONG那样偷偷注射EPO作弊。我的意思是,用不打乱身体稳态的方式,最优的方式提供人体的用氧产能机制。
国策需要鼓励做“小科学”
骆严
浙江大学医学部(肿瘤)生物化学教授
伟大的发现往往是从“无用”的基础研究开始,这就是一个很好的例子。而研究潜在的价值,本质上需要在后续的研发中再加以确定。
对中国科学界的启示就是,从细小问题开始,再慢慢挖掘。所以国策需要鼓励做“小科学”。