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  • 三位科学家摘诺贝尔生理学或医学奖

        瑞典卡罗琳医学院7日宣布,将2019年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家威廉·凯林、格雷格·塞门扎以及英国科学家彼得·拉特克利夫,以表彰他们在“发现细胞如何感知和适应氧气供应”方面所做出的贡献。三名科学家将分享900万瑞典克朗(约合91万美元)奖金。

        评奖委员会说,动物需要氧气才能将食物转化成有用的能量,人们了解氧气的基础性重要作用已有数个世纪,但细胞如何适应氧气水平变化长期不为人知。今年的三名获奖科学家发现了“细胞如何感知和适应不断变化的氧气供应”,并确认了“能够调节基因活性以适应不同氧气水平的分子机制”。他们开创性的研究成果“揭示了生命中一个最基本的适应性过程的机制”,为我们理解氧气水平如何影响细胞新陈代谢和生理功能奠定了基础。

        评奖委员会强调,今年的获奖成果为人类开发出“有望对抗贫血、癌症以及许多其他疾病的新策略铺平了道路”。

        人物

        三人曾同获颁拉斯克医学奖

        据悉,获奖的三人在2016年曾同获颁拉斯克医学奖,表扬他们有关细胞如何适应不同氧气环境的研究。拉斯克医学奖是生物医学领域最有名的奖项之一,仅次于诺贝尔奖,不少得奖者其后均得到诺贝尔奖,故有“诺贝尔生理学或医学奖风向标”之称。他们亦在2010年获颁加拿大盖尔德纳国际奖。

        62岁的威廉·凯林是哈佛医学院教授、癌症专家,在丹娜-法伯癌症研究所拥有专属研究实验室。

        65岁的彼得·拉特克利夫则是牛津大学教授,于校内设立独立研究团队,是研究肾病的专家,探讨在缺氧环境下,人体如何产生一种能制造红血球的荷尔蒙,从而做出调节。

        格雷格·塞门扎,63岁,是美国约翰霍普金斯大学医学教授,曾撰写逾400篇研究论文,被引用逾13万次。在高中生物老师的指导下,他对科学产生兴趣,就读哈佛大学期间,得悉一名朋友的孩子患上唐氏综合征,促使他决心研究儿科基因学。

        解读

        揭开细胞与氧气“互动”的神秘面纱

        在漫长进化过程中,人类和其他动物演化出一套确保向组织和细胞充足供氧的机制。例如,人类颈动脉体中就含有感知血氧水平的特殊细胞。1938年的诺贝尔生理学或医学奖就授予相关研究,当年获奖研究揭示了颈动脉体在感知不同血氧水平后,是如何与大脑交流从而调节呼吸频率的。

        除了颈动脉体对呼吸的调控机制,动物对供氧还有更为基本的生理适应机制。比如红细胞可为身体各组织运送氧气,缺氧情况下,一个关键生理反应是体内名为促红细胞生成素(EPO)的激素含量上升,从而刺激骨髓生成更多红细胞以运送氧气。自上世纪90年代起,拉特克利夫和塞门扎就开始探索这一现象背后的机制。

        两人都研究了EPO基因与不同氧气水平的“互动”机制,最终发现了在低氧环境下起到“调控器”作用的关键蛋白质——缺氧诱导因子(HIF)。HIF不仅可以随着氧气浓度改变发生相应改变,还能调控EPO表达水平,促进红细胞生成。塞门扎探明了HIF实际上包含两种蛋白质,分别为HIF-1α和ARNT。

        科学家们还发现,当氧气水平上升时,体内HIF-1α数量会急剧下降。它是如何在富氧环境下被降解的呢?

        正是肿瘤专家凯林在研究一种罕见遗传性疾病——希佩尔-林道(VHL)综合征时,解开了这一谜团。他的研究也因此与上面两名科学家的研究联系到一起。凯林发现,VHL综合征患者因VHL蛋白缺失饱受多发性肿瘤之苦。典型的VHL肿瘤内常有异常新生血管,这可能与氧气调控通路有关。在后续研究中,他又发现,正是VHL蛋白通过氧依赖的蛋白水解作用,负向调节了HIF-1α。

        揭示细胞的氧气调控通路,不仅具有基础科研价值,还有望带来疾病新疗法。比如,调控HIF通路将有助于治疗贫血;而降解HIF-1α等相关蛋白有可能抑制血管生成,从而有助对抗需要新生血管供养的恶性肿瘤。视觉中国供图  

        问答

        为何被称为生理学或医学奖?

        自1901年首个奖项被颁发至今,诺贝尔生理学或医学奖已走过118个年头。但多年来,很多人有一个疑惑,为何该奖项是生理学或医学奖,而不像物理学奖或者化学奖那样,单独设立?

        据称,这是因为在阿尔弗雷德·诺贝尔的时代,生理学指的是现在的许多生物学领域。按照诺贝尔1895年遗嘱中表达的意图来解释“生理学或医学”一词,可以使颁奖机构在颁发生物医学、临床医学等领域奖项时,有更大的自由。

        从1901年贝林因发明白喉血清疗法获奖起,至2018年詹姆斯·艾利森与本庶佑因发现抑制免疫负调节的癌症疗法,该奖项获奖人的研究领域涵盖生理学、遗传学、生物化学、代谢学及免疫学等,其中的一些更是彻底改变或推动了医学的发展。

        你知道从放血发展到输血的医学史吗?你知道胰岛素和青霉素是怎么被发现的?你知道人类为什么会衰老吗?回顾百年生理学或医学奖的获奖名单,你将能找到这些问题的答案。

        生理学或医学奖得主如何产生?

        诺贝尔生理学或医学奖评委会成员、瑞典卡罗琳学院临床综合生理学教授朱琳·吉拉斯称,一个科学家获提名的次数和知名度,并不是获得诺奖的必要条件。委员会每年会获得数百项提名,约25%的提名人可能之前从未听说过,约75%的人可能是被人所熟知的。

        她说,在评选过程中,委员会通常会做一个“删除测试”:如果移除被提名人(的研究成果),是否依然能有发现或发明,其成果是否是推动相关研究继续发展的必要因素,提名人是否做出了一些意想不到的发现等。

        “正如诺贝尔在遗嘱中明确称,这一荣誉应授予当年最重大的发现”,吉拉斯说,这一标准常常会在生理学或医学奖的评选中得以应用,其他学科则较少发生。

        故事

        时间考验了成果 却也带走了研究者

        每一名诺贝尔生理学和医学奖获奖者,都经历过和时间的“斗争”。他们花费漫长的时间研究成果,又在漫长的时间里等待成果经受考验。

        DNA双螺旋结构的解析,是20世纪最伟大的科学发现之一。沃森、克里克和威尔金斯因研究DNA双螺旋结构模型,获得1962年的诺贝尔生理学或医学奖。但对DNA结构的研究有重大贡献的罗莎琳·富兰克林于1958年因卵巢癌死亡,享年只有37岁。就连克里克也坦言道,如果没有富兰克林的关键性研究,就不会有他们的成就。

        奥斯瓦尔德·埃弗里是一位非常了不起的科学家,他发现“基因转化现象”是由DNA引起而不是当时通常认为的蛋白质。他用了15年时间寻找相关证据,终于在1944年发表了决定性论文。因为在分子生物学和免疫学方面的杰出工作,他从上世纪30年代起几乎每年都被诺奖提名。然而,再多的工作也没能说服那时的核酸专家哈默斯顿。当时是卡罗琳研究所化学教授的哈默斯顿,始终认为是蛋白质引起了遗传转化。甚至有传言认为,哈默斯顿阻碍了埃弗里获奖。不过,或许埃弗里没获奖的真正原因是时间。1962年的生理学或医学奖颁发时,哈默斯顿已在铁证下屈服,可埃弗里再没机会获得诺奖——他在1955年就去世了。

        试管婴儿技术是爱德华兹和英国产科医生帕特里克·斯特普托合作研究成功的。1978年,世界上第一个试管婴儿路易丝·布朗在英国的奥尔德姆市医院诞生,引起全球科学界的轰动,也带来了巨大的争议。直至2010年,85岁的爱德华兹获得诺贝尔生理学或医学奖,评审委员会称这项技术是“现代医学发展里程碑”,帮助全球10%的夫妇免受无法生育的困扰。但因高龄又体弱,爱德华兹未能发表获奖感言。而与其一同创立该技术的斯特普托于1988年去世。诺贝尔基金会规定,诺贝尔奖不能授予已去世的人。据新华社 中新社