2019年諾貝爾獎於瑞典時間10月7日開始揭曉,通稱醫學獎的「諾貝爾生理學或醫學獎」率先登場,由美國醫學家塞門扎、英國醫學家雷克里夫及美國癌症學家凱林共享。三位學者因發現細胞如何感知及適應氧氣濃度變化的能力、對治療貧血和癌症等疾病有關鍵作用而獲此殊榮。

諾貝爾委員會表示,人類早於多個世紀前已知悉氧氣的重要性,動物需要通過氧氣將食品轉化成有用的能量,但對細胞如何調整氧氣比例全然無知,而三位學者「為我們建立了了解氧氣濃度如何影響細胞新陳代謝與生理機能的基礎。」

該委員會在推文中說,這項研究將對未來的貧血,癌症等其它疾病的預防及治療提供新的突破。

三位得獎者中,61歲的美國癌症學家凱林(William Kaelin Jr.)畢業於杜克大學,目前是哈佛醫學院教授,專攻腫瘤學;63歲的塞門扎(Gregg Semenza)是約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins Institutefor Cell Engineering)醫學院教授,他最知名的成就是發現缺氧誘導因子,該因子讓癌細胞能在低氧環境中生存;65歲的雷克里夫(PeterRatcliffe)曾在劍橋大學、聖巴索羅繆醫院(St. Bartholomew's Hospital)和牛津大學深造,他是專精於分子生物學與細胞學研究的學者。

三人共享913,000美元的獎金。

中央社報道,細胞需要反應組織環境氧氣濃度,進而維持細胞代謝、分化與生存。為了解細胞如何因應缺氧狀況,塞門扎的研究發現促紅血球生成素(EPO)的基因,該激素是一種在氧氣水平低下時會產生更多紅血球的激素,而EPO基因表現與2種蛋白質有關。

其中一種蛋白質(HIF-1)在低氧狀態下能穩定表現,進一步促進細胞基因表現,但氧氣充足時,HIF蛋白因降解失去作用。

凱林和雷克里夫的研究則鑑定出另一種蛋白質VHL,該蛋白質可在氧氣充足時促進HIF-1降解。

三名獲獎者共同揭示了細胞氧氣感應的動態平衡。

台北醫學大學醫學系生化學科教授黃彥華當日受訪時表示,缺氧誘發因子(HIF)是人體生理發育重要關鍵因子,在細胞處於低氧狀態時穩定表現,促進細胞因應低氧狀態下的基因表達;在病理上,HIF蛋白也表現於癌細胞, 特別是固體腫瘤,可促進血管增值、無氧代謝等細胞基本代謝調節中扮演關鍵角色。

黃彥華解釋,當身體細胞氧氣充足時,氧氣會修飾HIF 蛋白,讓HIF 蛋白不穩定被降解掉;但如果缺氧,HIF 蛋白就能穩定存在,進而誘發一系列反應讓身體適應缺氧狀態。

以腫瘤發育來說,黃彥華表示,本來對於胚胎發育至為重要的HIF 機制被聰明的癌細胞綁架,因腫瘤內部缺乏血管導致細胞缺氧,低氧環境會誘發HIF-1 反應,使血管內皮細胞生長因子(VEGF)過度表達、導致血管新生,幫助癌細胞得到養分,導致腫瘤愈長愈大、更為惡性。

了解生物細胞感知氧氣、適應低氧環境,在癌症治療中扮演重要角色。黃彥華表示,現在許多治癌的奈米用藥希望把藥物帶進固態腫瘤裏,破壞缺氧誘發因子穩定性,藉此抑制血管新生、達到治療目的。

台北榮民總醫院腫瘤醫學部藥物治療科科主任楊慕華受訪時表示,人體有時候需要應對缺氧狀態,如到高山上,氧氣稀薄,身體會收到訊號,分泌更多紅血球生成素來代償氧氣不夠的問題。今年三名諾貝爾醫學獎得主的貢獻在於了解細胞生物在缺氧環境下如何運作,屬基礎研究,影響層面非常廣,對癌症治療、視網膜病變、微小血管病變等治療起關鍵作用。◇