三位獲獎人「發現了一種調節氧氣含量下降時細胞如何適應的分子開關」。
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北京時間10月7日下午，2019年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉。獎項授予了美國醫學家威廉·凱林（William G. Kaelin Jr.）、英國醫學家彼得·拉特克利夫（Sir. Peter J. Ratcliffe）和美國醫學家格雷格·塞門扎（Gregg L. Semenza），以表彰他們「發現了細胞如何感知和適應氧氣變化機制」。他們將平分900萬瑞典克朗（約合人民幣650萬元）的獎金。
▲圖片來自諾貝爾獎官網。
諾貝爾官網介紹稱，氧氣的重要性已毋庸贅言，但細胞如何適應氧氣水平的變化則一直不為人所知。今年諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者的研究則開創性地揭示了生命中最重要的適應過程機制之一，幫助人們理解氧氣含量如何影響細胞代謝和生理功能奠定了基礎。這一發現也為抗擊貧血、癌症和其他疾病的新策略鋪平了道路。
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這是個啥研究？
英國《衛報》稱，今年的諾貝爾生理學或醫學獎是真正的生理學獎，其核心在於身體對低氧環境的反應。當人體處於缺氧狀態時，促紅細胞生成素（Erythropoietin，EPO）就會增加，刺激骨髓生成新的紅細胞，而紅細胞則會帶來氧氣。但是，氧氣含量減少是如何觸發這種反應呢？這就是今年的諾獎得主們想要回答的問題。
頒獎委員會成員、劍橋大學教授蘭德爾·詹森表示，「許多科學家經常用『教科書式發現』這個詞，但今天這個真的是教科書式發現」，三位獲獎人「發現了一種調節氧氣含量下降時細胞如何適應的分子開關」。
據介紹，這個「開關」就是一種被稱為缺氧誘導因子（Hypoxia-inducible factors，HIF）的蛋白質。他們發現，在正常的氧氣條件下HIF會迅速分解，但當氧氣含量下降時，HIF的含量會增加。更為重要的是，HIF還可以控制EPO的表達水平，如果將其DNA片段插入某基因旁，則該基因會被低氧條件誘導表達。
▲圖片來自諾貝爾獎官網。
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這一研究為何重要？
這一發現的影響是非常廣泛的。據介紹，人體對氧氣含量變化的反應涉及從運動到胚胎發育的所有過程。它還與多種疾病有關，如慢性腎功能衰竭患者由於EPO減少多患有嚴重的貧血症。
據《衛報》報導，許多生理學方面的專家對這一獎項表示歡迎，認為這是對生理學基礎研究的認可。英國生理學會主席布裡吉特·蘭姆稱，「今年的諾貝爾獎將生理學放在了首要的、核心的位置，這是對生理學家重要研究的認可。諸如此類的尖端生理學研究正在增進我們對身體運作機制的了解，而這將幫助我們保持健康」。
劍橋大學生理學、發展和神經科學部的安德魯·莫裡博士表示，三人的研究獲獎當之無愧。莫裡介紹稱，「氧氣是生命的基礎，它允許線粒體從所攝入的食物中提取能量」，三人的研究「揭示了細胞感知氧氣含量並響應波動的機制，從而增強了氧氣向人體組織的輸送並改變了我們的新陳代謝」。莫裡表示，自上世紀90年代首次出現關於缺氧誘導因子的報導以來，人們就意識到它們在日常生活中的重要性，「缺氧是許多疾病的特徵，包括心力衰竭、慢性肺部疾病和許多癌症。這三位科學家及其團隊的工作為更好地理解這些常見的威脅生命的疾病，和尋找治療這些疾病的新策略鋪平了道路」。
西英格蘭大學癌症生物學博士埃裡克斯·格林豪評價稱，今年諾獎對於「了解細胞如何感知和響應氧氣含量的變化至關重要」，同時這「對於血液供應受損的相關疾病具有重大意義，包括實體瘤如乳腺癌、結腸直腸癌和胰腺癌等」。
▲圖片來自諾貝爾獎官網。
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獲獎人有何來歷？
事實上，凱林、拉特克利夫和塞門扎三人獲得今年的諾貝爾生理學或醫學獎並不令人意外。據《衛報》報導，早在2016年，這三人就因揭示了「人與動物對氧氣含量的細胞感知機制」而獲得了素有「美國諾貝爾獎」之稱的拉斯克基礎醫學研究獎（Albert Lasker Basic Medical Research Award）。
威廉·凱林1957年11月23日出生於美國紐約，目前是哈佛醫學院教授。凱林1979年獲杜克大學化學學士學位，1982年獲該校醫學博士學位。他曾在約翰·霍普金斯大學和丹納-法貝爾癌症研究所接受了內科學和腫瘤學的專業培訓，並在丹納-法貝爾癌症研究所建立了自己的實驗室。2002年，凱利成為哈佛醫學院正式教授。此外，他自1998年起就一直擔任霍華德·休斯醫學院的研究人員。
▲威廉·凱林得知獲獎時發的自拍。截圖/自諾貝爾獎官方推特。
彼得·拉特克利夫1954年5月14日生於英國蘭開夏郡，目前是牛津大學教授。他在劍橋大學岡維爾與凱斯學院學習醫學，並在牛津大學接受了腎臟病學專業培訓。拉特克利夫還是英國倫敦弗朗西斯·克裡克研究所的臨床研究主任、牛津大學目標發現研究所所長、路德維希癌症研究所成員。
▲彼得·拉特克利夫得知獲獎時正在工作。截圖/自諾貝爾獎官方推特。
格雷格·塞門扎1956年7月1日出生於美國紐約，目前是約翰·霍普金斯大學教授。塞門扎1978年在哈佛大學獲生物學學士學位，1984年在賓夕法尼亞大學醫學院獲醫學博士學位，並在杜克大學接受培訓成為一名兒科專家。塞門扎在約翰·霍普金斯大學進行了博士後培訓，並在那裡建立了一個獨立的研究小組。他於1999年成為約翰·霍普金斯大學的正式教授，2003年起擔任該校細胞工程研究所血管研究項目的主任。
▲格雷格·塞門扎得知獲獎後發的自拍。截圖/自諾貝爾獎官方推特。
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近五年獲獎者
▲2019諾貝爾生理醫學獎揭曉！弗洛伊德曾陪跑32次。新京報動新聞出品(ID：xjbdxw)
2018年，美國免疫學家詹姆斯·艾利森與日本生物學家本庶佑，憑藉「發現負性免疫調節治療癌症的療法方面的貢獻」獲獎。
2017年，三名美國科學家傑弗裡·霍爾、麥可·羅斯巴什和麥可·揚，憑藉他們「發現了控制晝夜節律的分子機制」方面的成就獲獎。
2016年，日本科學家大隅良典，憑藉「發現細胞自噬的機制」獲獎。
2015年，中國女藥學家屠呦呦、愛爾蘭科學家威廉·坎貝爾和日本科學家大村智，憑藉「發現治療瘧疾的新療法、發現治療絲蟲寄生蟲的新療法」獲獎。
2014年，擁有美國和英國國籍的科學家約翰·奧基夫以及兩位挪威科學家梅－布裡特·莫澤和愛德華·莫澤，憑藉「發現構成大腦定位系統的細胞」獲獎。
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背景：數字中的諾貝爾生理學或醫學獎
諾貝爾生理學或醫學獎由瑞典卡羅林斯卡醫學院（Karolinska Institutet）負責評選，1901年首次頒發，至今已頒發110次。其中，一戰、二戰期間的1915-1918、1921、1925、1940-1942這9年未頒獎。
截至目前，諾貝爾生理學或醫學獎共有219人獲獎，其中僅有12名為女性，佔比不到5.5%。最近一位女性獲獎人是中國女藥學家屠呦呦，她於2015年因發現治療瘧疾的新療法獲獎。
諾貝爾生理學或醫學獎最年輕的獲獎人為32歲的加拿大生理學家弗雷德裡克·格蘭特·班廷，他於1923年因發現胰島素獲獎。最年長的獲獎人為87歲的美國生物學家裴頓·勞斯，他於1966年因發現前列腺癌的激素療法獲獎。
文/謝蓮
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2019年諾貝爾生理學或醫學獎爆了冷門？
三位科學家通過長期研究，發現了「人體內如何調節並適應氧濃度的『開關』」。
歐洲中部時間10月7日上午11時45分，2019年諾貝爾獎的第一個獎項——生理學或醫學獎，由瑞典卡洛琳斯卡醫學研究院（Karolinska Institute）受諾貝爾委員會委託發布。
美國科學家威廉·卡埃林（William G. Kaelin）、格雷格·西門薩（Gregg L. Semenza）和英國科學家小皮特·拉特克裡夫（Jr,Peter J. Ratcliffe）三人因「在細胞如何感知和適應供氧環境變化」方面的決定性研究成果和巨大貢獻，獲得本年度諾貝爾生理學或醫學獎，將分享總計900萬瑞典克朗（約合91.8萬美元）的獎金。
卡埃林教授和西門薩教授分別任職於美國約翰·霍普金斯大學和哈佛大學，而拉特克裡夫則是英國弗朗西斯·克裡克研究所的研究員。瑞典卡洛琳斯卡醫學研究院在敘述三位獲獎者貢獻時指出，他們的研究成果「對生理學具有根本的重要性，並為人類探索對抗貧血、癌症和許多其他疾病的新療法、新思路鋪平了道路」。
諾貝爾委員會稱，人體內氧濃度各不相同且處於隨時變化中，人體細胞最基本的功能之一，是將氧氣轉化為人體所需的養分，且在此過程中，細胞和組織對氧的利用率在不斷變化，三位科學家通過長期研究，發現了「人體內如何調節並適應氧濃度的『開關』」，這一發現「極大擴展了人類對生理反應如何使存活成為可能的知識」。
專業人士們指出，了解「細胞如何感知和適應供氧環境變化」這一點，對治療從貧血到癌症、從簡單的外傷創口癒合到心肌梗塞等許多疾病和傷患，具有極其重大的意義。
大多數專業人士認為，儘管這一研究成果尚處於實驗室階段早期，但仍然有非常重要的價值，有助於更多科學家循此路徑，探索更多控制人體內氧濃度「開關」的方式和藥物，從而更有針對性地治療某些頑症。
據瑞典公共廣播電臺(SR)和專業科學媒體《科學與未來》等介紹，今年負責評選諾貝爾生理學及醫學獎的卡洛琳斯卡醫學研究院共獲得世界各地專門機構多達633個生理學及醫學獎提名。
SR此前曾預測，最熱門獲獎人選為在引發腦部疾病的Mecp2基因突變研究方面獲得關鍵性成果的黎巴嫩裔美國人胡達·佐格比（Huda Zoghbi）。
去年準確預測出獲獎者的生物學家謝特澤（Jason Sheltzer）則認為，發現關鍵性DNA——CRISPR-Cas9的兩位女科學家、法國人艾曼紐·夏蓬蒂（Emmanuelle Charpentier）和美國人珍妮弗·杜德娜（Jennifer Doudna）最有可能獲獎，最終的結果可謂爆了個不大不小的冷門。
卡洛琳斯卡醫學研究院諾貝爾委員會書記佩爾曼（Thomas Perlmann）稱，他已電話通知了三位獲獎者，但在聯繫卡埃林時遇到一些小麻煩——因不知道其電話號碼，他不得不先聯繫卡埃林的姐姐，結果這位姐姐第一次卻稀裡糊塗地給了個錯誤的號碼，「但無論如何，獲獎者聞訊後十分高興」。
文/陶短房（專欄作家）編輯 狄宣亞 校對 李項玲
值班編輯 花木南 吾彥祖