他们为何获颁诺贝尔生理学或医学奖?

新华社快讯:瑞典卡罗琳医学院7日宣布,两名美国科学家和一名英国科学家因“发现细胞如何感知和适应氧气供应”的贡献,分享2019年诺贝尔生理学或医学奖。

延伸阅读

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获奖者简历

澎湃新闻丨贺梨萍

威廉•乔治•凯林(William George Kaelin)

61岁,1957年生于纽约,美国癌症学家、哈佛医学院教授。

凯林1979年获杜克大学化学学士学位,1982获得该校医学博士学位。毕业后赴约翰霍普金斯医院实习,后转至Dana-Farber癌症研究所。1992年拥有自己的实验室,1998年成为霍华德•休斯医学研究所研究员。

凯林早期的工作是研究与细胞增殖有关的E2F蛋白,之后他研究了希佩尔-林道综合征(VHL)。他发现VHL蛋白参与缺氧诱导因子(HIF)的标记从而抑制它。氧气不足,则HIF的羟基化程度低,则无法正常被VHL蛋白标记,从而启动血管的生长。这对理解细胞信号传导做出了贡献。他的小组还研究了RB-1以及p53癌症抑制基因。

2010年,凯林被选为美国国家科学院院士,并获盖尔德纳国际奖。2016年获拉斯克基础医学研究奖。

彼得•约翰•拉特克利夫(Peter John Ratcliffe)

65岁,1953年生于英国兰开夏,英国医学家、分子生物学家。1972年赴剑桥大学和圣巴多罗买医院学习医学,1978年毕业后转赴牛津。1989年建立了自己的实验室。

拉特克利夫主要以对缺氧的研究知名。1989年建立新实验室后,拉特克利夫小组考察了红血球生成素的控制,这种物质在细胞缺氧后便会释放。他们继而研究了一系列细胞用于感知氧气的分子事件。

拉特克利夫于2010年获盖尔德纳国际奖,2016年获拉斯克基础医学研究奖。

格雷格•伦纳德•塞门扎(Gregg Leonard Semenza)

63岁,1956年生于美国纽约市皇后区,美国医学家。1974年从斯里皮高中毕业后,塞门扎进入哈佛大学学习遗传学。之后到宾夕法尼亚大学进行研究生学习,在宾夕法尼亚儿童医院做了博士研究。1986年赴约翰•霍普金斯大学做博士后研究,后成为该校教授。

塞门扎对生命系统如何利用、调节氧气的作出突破性的研究。他的团队发现HIF-1(缺氧诱导因子-1)所调控的基因能够作用于线粒体呼吸。它能够指导细胞对缺氧状况的特殊反应和心血管系统的变化。在一些癌症疾病中,能观察到HIF的过度表达。

塞门扎于2008年成为美国国家科学院院士,2010年获盖尔德纳国际奖,2016年获拉斯克基础医学研究奖。

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氧气感知工作获2019年生理学诺奖

知识分子(The-Intellectual)| 李可

2019年诺贝尔生理学或医学奖获得者:William G. Kaelin, Jr.

2019年诺贝尔生理学或医学奖获得者:Peter J. Ratcliffe

2019年诺贝尔生理学或医学奖获得者:Gregg L. Semenza

2019年诺贝尔生理学或医学奖获得者有三位,他们分别是来自哈佛医学院达纳-法伯癌症研究所的威廉·凯林( William G. Kaelin, Jr.),牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫( Peter J. Ratcliffe) 以及美国约翰霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎(Gregg L. Semenza)。

获奖理由:表彰他们在理解细胞感知和适应氧气变化机制中的贡献。

生物体感受氧气浓度的信号识别系统是生命最基本的功能,然而学界对此却所知甚少。三位科学家阐明了人类和大多数动物细胞在分子水平上感受氧气含量的基本原理,揭示了其中重要的信号机制,为贫血、心血管疾病、黄斑退行性病变以及肿瘤等多种疾病开辟了新的临床治疗途径。

氧气是众多生化代谢途径的电子受体,科学界对氧感应和氧稳态调控的研究开始于促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)。当氧气缺乏时,肾脏分泌 EPO刺激骨髓生成新的红细胞。比如当我们在高海拔地区活动时,由于缺氧,人体的新陈代谢发生变化,开始生长出新的血管,制造新的红细胞。这几位科学家们做的正是找出这种身体反应背后的基因表达。他们发现这个反应的“开关”是一种蛋白质,叫做缺氧诱导因子 (Hypoxia-inducible factors, HIF),但其功能远不止开关那么简单。

20世纪90年代初,Semenza 和 Ratcliffe 开始研究缺氧如何引起EPO的产生。他们发现了一个不仅会随着氧浓度的改变发生相应的改变,还可以控制EPO 的表达水平的转录增强因子HIF,如果将其DNA 片段插入某基因旁,则该基因会被低氧条件诱导表达。1995年,Semenza 和博士后王光纯化了 HIF-1,发现其包含两个蛋白:HIF-1α 和 HIF-1β,并证实了 HIF-1是通过红细胞和血管新生介导了机体在低氧条件下的适应性反应。

随后, Semenza 和 Ratcliffe 又扩展了低氧诱导表达基因的种类。他们发现,除了 EPO, HIF-1 在哺乳动物细胞内可以结合并激活涉及代谢调节、血管新生、胚胎发育、免疫和肿瘤等过程的众多其他基因。

此外,他们观察到当细胞转变为高氧条件时 HIF-1 的数量急剧下降,仅当缺氧时该因子才能能够激活靶基因。那么推动 HIF-1 破坏的原因是什么?答案来自一个意想不到的方向。

希佩尔-林道综合征(Von Hippel–Lindau disease,VHL综合征)是一种罕见的常染色体显性遗传性疾病。VHL病人由于 VHL 蛋白的缺失会以多发性肿瘤为特征, 涉及脑、骨髓、视网膜、肾脏、肾上腺等多个重要器官,典型的肿瘤由不适当的新血管组成。肿瘤学家 William Kaelin 一直试图弄清楚其病理。然而,就在 HIF 被纯化的第二年, Kaelin 发现 VHL 蛋白可以通过氧依赖的蛋白水解作用负性调 HIF-1。Kaelin 和Ratcliffe 随后的研究又发现了双加氧酶在VHL 蛋白识别 HIF-1 的过程中发挥着重要的作用。

HIF 控制着人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应,三位科学家一步步揭示了地球生命基石的奥秘。通过调控 HIF 通路从而达到治疗目的的研究方向正发挥着巨大的潜力,他们的工作正在并将继续造福人类。

参考资料:

1.智深,2016年拉斯克奖揭晓/深度解析。2016.09.14.知社学术圈。

2.JillianH. Hurst. William Kaelin, Peter Ratcliffe, and Gregg Semenza receive the 2016Albert Lasker Basic Medical Research Award. 09/13/2016. The journal of clinical investigation.

3.RandallS. Johnson. Profile of William Kaelin, Peter Ratcliffe, and Greg Semenza, 2016Albert Lasker Basic Medical Research Awardees. 12/06/2016. PNAS.

4.KarolinskaInstitutet,Postdoctoral Fellow -Molecular mechanisms of oxygen-sensing and cancer. 10/05/2018.Nature careers.

5.http://www.laskerfoundation.org/awards/show/oxygen-sensing-essential-process-survival/

6.https://www.zora.uzh.ch/id/eprint/46764/

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诺贝尔生理学或医学奖背景知识

澎湃新闻丨贺梨萍

近5年获奖者

2018年,美国免疫学家詹姆斯·艾利森与日本生物学家本庶佑,凭借他们发现负性免疫调节治疗癌症的疗法方面的贡献”。

2017年,三名美国科学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·扬,凭借他们在研究生物钟运行的分子机制方面的成就获奖。

2016年,日本科学家大隅良典凭借在细胞自噬机制研究中取得的成就获奖。

2015年,中国女药学家屠呦呦,以及爱尔兰科学家威廉·坎贝尔和日本科学家大村智,凭借他们在寄生虫疾病治疗研究方面取得的成就获奖。

2014年,拥有美国和英国国籍的科学家约翰·奥基夫以及两位挪威科学家梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽,凭借他们发现大脑定位系统细胞的研究获奖。

诺贝尔生理学或医学奖颁发以来的一些历史数据(1901-2018)

109次

自1901年以来,诺贝尔生理学或医学奖总共颁发了109次。期间有1915年、1916年、1917年、1918年、1921年、1925年、1940年、1941年和1942年9年没有颁发。在这109次颁奖中,39次授予了单个获奖者,33次由两人分享,37次由三人共享。

216人

到目前为止,诺贝尔生理学或医学奖共有216位获奖者,至今无人二度获得该奖项,平均年龄为58岁。最年轻的诺贝尔生理学或医学奖得主是加拿大外科医生、发明胰岛素的Frederick G.Banting,他在1923年被授予医学奖时仅32岁。最年长的得主则是美国病毒学家、发现肿瘤诱导病毒的Peyton Rous,他在1966年获得医学奖时已87岁。

12名女性

在216名诺贝尔生理学或医学奖的获奖者中,12人是女性。其中,美国细胞遗传学家Barabara Mc Clintock是唯一一个由单个人独得该奖项的获奖者。最近一次获得该奖项的女科学家是来自中国的屠呦呦。

家族

夫妻:Gerty Cori和Carl Cori获得了1947年的诺贝尔生理学或医学奖;May-Britt Moser和EdvardI.Moser(现已离婚)获得2014年诺贝尔生理学或医学奖。

父子:Hansvon Euler-chelpin(1929年化学奖)和Ulfvon Euler(1970年医学奖);Arthur Kornberg(1959年医学奖)和Roger D.Kornberg(2006年化学奖)。

兄弟:Jan Tinbergen(1969年经济学奖)和Nikolaas Tinbergen(1973年医学奖)

诺奖界“小李子”

奥地利神经学家、精神分析学创始人西格蒙德·弗洛伊德(1856-1939)曾32次获得诺贝尔生理学或医学奖提名,但从未获奖。诺贝尔奖提名被保密期为50年。

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