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癌细胞能“憋死”?2019诺贝尔医学奖揭细胞呼吸之谜

文/柯弦

2019年诺贝尔医学奖三位得主发现了细胞如何感测和应对氧气浓度变化。图为Gregg L. Semenza(左)、William G. Kaelin Jr(中)、Sir Peter J. Ratcliffe(右)。(Getty Image、Wikimedia Commons/大纪元制图)

2019年诺贝尔医学奖三位得主发现了细胞如何感测和应对氧气浓度变化。图为Gregg L. Semenza(左)、William G. Kaelin Jr(中)、Sir Peter J. Ratcliffe(右)。(Getty Image、Wikimedia Commons/大纪元制图)

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2019年诺贝尔医学奖在10月7日揭晓,美国与英国三位学者格雷格·塞门扎(Gregg L. Semenza)、威廉·凯林(William G. Kaelin Jr)和彼得·拉特克利夫(Sir Peter J. Ratcliffe)因为发现了细胞如何感测和应对氧气浓度变化,而共同获奖。

诺贝尔委员会称,这一发现“揭示了生命中最重要的适应机制之一”,并为对抗癌症、贫血及许多其它疾病开创新疗法铺平了道路。

人体如何利用氧气?医学界研究百年

氧气对人体至关重要,捏住鼻子半分钟,你就能深切体会到这一点。

医学界一直在研究人体如何利用氧气,此前也有科学家在这个领域获得诺贝尔奖。1931年的诺贝尔医学奖得主瓦尔堡(Otto Warburg),发现细胞在酶促反应过程中,利用氧气把食物转化为能量;1938年的诺贝尔奖授予了比利时医学家海门斯(Corneille Heymans),因他发现了人的颈动脉如何根据血液氧气浓度,来调节呼吸的频率。

然而,在不同浓度的氧气下,细胞是如何调节“呼吸”的,却一直无人知晓。

正如人需要呼吸,人体中的每一个细胞都需要“呼吸”氧气,而且它们需要一定的氧气浓度,太多也不行,太少也不行。“如果你身体里的氧气太少,组织和细胞就会死亡。”纽约大学格朗尼医学中心白血病项目主任、医师科学家拉乌尔‧蒂贝斯(Raoul Tibes)博士解释,今年的诺贝尔奖,相当于发现了细胞调节呼吸的机制。

随着氧气的浓度升高、降低,细胞也会根据环境的变化而做出“自我调适”。

这种机制影响着人的生理变化,帮助人体调节免疫力、新陈代谢。不仅如此,它也是癌症、贫血、心肌梗塞等许多疾病的核心问题。

细胞、氧气与癌症

塞门扎多年前就曾提出疑问,癌细胞为什么要扩散到周围的器官,又为什么要进入血液,游走到身体各处?

后来他萌生了一个想法,这些癌细胞可能在“寻找氧气”。

于是,他把注意力转向了一种“促红细胞生成素(EPO)基因”,当这种基因被激活时,身体就会制造更多的携带氧气的红细胞,从而运送更多氧气。

他进一步发现,当细胞处于缺氧状态下,体内有一种“缺氧诱导因子”(HIF)基因,它能打开促红细胞生成素基因的“开关”,为细胞供氧。

也就是说,随着肿瘤不断变大,会消耗很多氧气。缺氧的癌细胞为了继续增殖,就想方设法获得氧气,这就造成了癌症的恶化。塞门扎在记者会上提到,“当这些(癌)细胞缺氧,它们会打开基因,让它们得以继续侵略、转移、扩散到全身。”

而基于这一发现,可以研发新药物,切断癌细胞的呼吸供氧,从而把癌细胞“憋死”。

2019诺贝尔医学奖 对于多种疾病有重要意义

三位学者的发现,厘清了人体细胞的氧气感测机制:

● 在氧气浓度低时,细胞缺氧,“缺氧诱导因子”基因可以激活其它基因制造红细胞,帮助带来更多氧气;

● 当氧气浓度恢复正常时,另一种基因会把“缺氧诱导因子”去除。

在癌细胞里,这些关键基因可能过于活跃或失效,从而让癌细胞得以获取更多的氧气和营养。

“了解这个概念非常重要,这样一来,你就知道癌细胞出了什么问题。”蒂贝斯博士说,“研究人员就能研发药物,激活或抑制这些基因。”

目前已经有几种新的药物在研发之中,另有一种治疗慢性肾脏病贫血问题的新药在中国和日本被批准,帮助病人制造更多红细胞、改善贫血症状。

“这个发现对于心血管疾病、心肌梗塞或中风等疾病也很重要。”蒂贝斯博士补充,这些疾病都因血管堵塞导致细胞缺氧坏死,除了打通血管外,如果能避免氧气太少给细胞带来的损伤,也许有可能让心肌梗塞病人更好地存活,让中风病人的大脑损伤程度减轻。

大量疾病和这一机制有关。诺贝尔医学奖评审委员约翰逊(Randall Johnson)说,“这些发现,已经开始影响医学治疗的应用方式。”如果能调控这个过程,就能促进研发癌症、贫血、心肌梗塞、中风、肺病等多种疾病的治疗方法。

生理学会会长布里奇特·伦勃(Bridget Lumb)表明,除了疾病治疗外,“它对于无论是伤口的恢复、疾病的预防,甚至提升运动表现,都有重大意义。”

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责任编辑:李晓明

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