三位获奖人“发现了一种调节氧气含量下降时细胞如何适应的分子开关”。
北京时间10月7日下午，2019年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。奖项授予了美国医学家威廉·凯林（William G. Kaelin Jr.）、英国医学家彼得·拉特克利夫（Sir. Peter J. Ratcliffe）和美国医学家格雷格·塞门扎（Gregg L. Semenza），以表彰他们“发现了细胞如何感知和适应氧气变化机制”。他们将平分900万瑞典克朗（约合人民币650万元）的奖金。
图片来自诺贝尔奖官网。
诺贝尔官网介绍称，氧气的重要性已毋庸赘言，但细胞如何适应氧气水平的变化则一直不为人所知。今年诺贝尔生理学或医学奖获奖者的研究则开创性地揭示了生命中最重要的适应过程机制之一，帮助人们理解氧气含量如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础。这一发现也为抗击贫血、癌症和其他疾病的新策略铺平了道路。
这是个啥研究？
英国《卫报》称，今年的诺贝尔生理学或医学奖是真正的生理学奖，其核心在于身体对低氧环境的反应。当人体处于缺氧状态时，促红细胞生成素（Erythropoietin，EPO）就会增加，刺激骨髓生成新的红细胞，而红细胞则会带来氧气。但是，氧气含量减少是如何触发这种反应呢？这就是今年的诺奖得主们想要回答的问题。
颁奖委员会成员、剑桥大学教授兰德尔·约翰逊表示，“许多科学家经常用‘教科书式发现’这个词，但今天这个真的是教科书式发现”，三位获奖人“发现了一种调节氧气含量下降时细胞如何适应的分子开关”。
据介绍，这个“开关”就是一种被称为缺氧诱导因子（Hypoxia-inducible factors，HIF）的蛋白质。他们发现，在正常的氧气条件下HIF会迅速分解，但当氧气含量下降时，HIF的含量会增加。更为重要的是，HIF还可以控制EPO的表达水平，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。
图片来自诺贝尔奖官网。
这一研究为何重要？
这一发现的影响是非常广泛的。据介绍，人体对氧气含量变化的反应涉及从运动到胚胎发育的所有过程。它还与多种疾病有关，如慢性肾功能衰竭患者由于EPO减少多患有严重的贫血症。
据《卫报》报道，许多生理学方面的专家对这一奖项表示欢迎，认为这是对生理学基础研究的认可。英国生理学会主席布里吉特·兰姆称，“今年的诺贝尔奖将生理学放在了首要的、核心的位置，这是对生理学家重要研究的认可。诸如此类的尖端生理学研究正在增进我们对身体运作机制的了解，而这将帮助我们保持健康”。
剑桥大学生理学、发展和神经科学部的安德鲁·莫里博士表示，三人的研究获奖当之无愧。莫里介绍称，“氧气是生命的基础，它允许线粒体从所摄入的食物中提取能量”，三人的研究“揭示了细胞感知氧气含量并响应波动的机制，从而增强了氧气向人体组织的输送并改变了我们的新陈代谢”。莫里表示，自上世纪90年代首次出现关于缺氧诱导因子的报道以来，人们就意识到它们在日常生活中的重要性，“缺氧是许多疾病的特征，包括心力衰竭、慢性肺部疾病和许多癌症。这三位科学家及其团队的工作为更好地理解这些常见的威胁生命的疾病，和寻找治疗这些疾病的新策略铺平了道路”。
西英格兰大学癌症生物学博士埃里克斯·格林豪评价称，今年诺奖对于“了解细胞如何感知和响应氧气含量的变化至关重要”，同时这“对于血液供应受损的相关疾病具有重大意义，包括实体瘤如乳腺癌、结肠直肠癌和胰腺癌等”。
图片来自诺贝尔奖官网。
获奖人有何来历？
事实上，凯林、拉特克利夫和塞门扎三人获得今年的诺贝尔生理学或医学奖并不令人意外。据《卫报》报道，早在2016年，这三人就因揭示了“人与动物对氧气含量的细胞感知机制”而获得了素有“美国诺贝尔奖”之称的拉斯克基础医学研究奖（Albert Lasker Basic Medical Research Award）。
威廉·凯林1957年11月23日出生于美国纽约，目前是哈佛医学院教授。凯林1979年获杜克大学化学学士学位，1982年获该校医学博士学位。他曾在约翰·霍普金斯大学和丹纳-法贝尔癌症研究所接受了内科学和肿瘤学的专业培训，并在丹纳-法贝尔癌症研究所建立了自己的实验室。2002年，凯利成为哈佛医学院正式教授。此外，他自1998年起就一直担任霍华德·休斯医学院的研究人员。
威廉·凯林得知获奖时发的自拍。截图/自诺贝尔奖官方推特。
彼得·拉特克利夫1954年5月14日生于英国兰开夏郡，目前是牛津大学教授。他在剑桥大学冈维尔与凯斯学院学习医学，并在牛津大学接受了肾脏病学专业培训。拉特克利夫还是英国伦敦弗朗西斯·克里克研究所的临床研究主任、牛津大学目标发现研究所所长、路德维希癌症研究所成员。
彼得·拉特克利夫得知获奖时正在工作。截图/自诺贝尔奖官方推特。
格雷格·塞门扎1956年7月1日出生于美国纽约，目前是约翰·霍普金斯大学教授。塞门扎1978年在哈佛大学获生物学学士学位，1984年在宾夕法尼亚大学医学院获医学博士学位，并在杜克大学接受培训成为一名儿科专家。塞门扎在约翰·霍普金斯大学进行了博士后培训，并在那里建立了一个独立的研究小组。他于1999年成为约翰·霍普金斯大学的正式教授，2003年起担任该校细胞工程研究所血管研究项目的主任。
格雷格·塞门扎得知获奖后发的自拍。截图/自诺贝尔奖官方推特。
近五年获奖者
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“发现负性免疫调节治疗癌症的疗法方面的贡献”获奖。
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“发现了控制昼夜节律的分子机制”方面的成就获奖。
2016年，日本科学家大隅良典，凭借“发现细胞自噬的机制”获奖。
2015年，中国女药学家屠呦呦、爱尔兰科学家威廉·坎贝尔和日本科学家大村智，凭借“发现治疗疟疾的新疗法、发现治疗丝虫寄生虫的新疗法”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“发现构成大脑定位系统的细胞”获奖。
背景：数字中的诺贝尔生理学或医学奖
诺贝尔生理学或医学奖由瑞典卡罗林斯卡医学院（Karolinska Institutet）负责评选，1901年首次颁发，至今已颁发110次。其中，一战、二战期间的1915-1918、1921、1925、1940-1942这9年未颁奖。
截至目前，诺贝尔生理学或医学奖共有219人获奖，其中仅有12名为女性，占比不到5.5%。最近一位女性获奖人是中国女药学家屠呦呦，她于2015年因发现治疗疟疾的新疗法获奖。
诺贝尔生理学或医学奖最年轻的获奖人为32岁的加拿大生理学家弗雷德里克·格兰特·班廷，他于1923年因发现胰岛素获奖。最年长的获奖人为87岁的美国生物学家裴顿·劳斯，他于1966年因发现前列腺癌的激素疗法获奖。
文/谢莲
2019年诺贝尔生理学或医学奖爆了冷门？
三位科学家通过长期研究，发现了“人体内如何调节并适应氧浓度的‘开关’”。
欧洲中部时间10月7日上午11时45分，2019年诺贝尔奖的第一个奖项——生理学或医学奖，由瑞典卡洛琳斯卡医学研究院（Karolinska Institute）受诺贝尔委员会委托发布。
美国科学家威廉·卡埃林（William G. Kaelin）、格雷格·西门萨（Gregg L. Semenza）和英国科学家小皮特·拉特克里夫（Jr,Peter J. Ratcliffe）三人因“在细胞如何感知和适应供氧环境变化”方面的决定性研究成果和巨大贡献，获得本年度诺贝尔生理学或医学奖，将分享总计900万瑞典克朗（约合91.8万美元）的奖金。
卡埃林教授和西门萨教授分别任职于美国约翰·霍普金斯大学和哈佛大学，而拉特克里夫则是英国弗朗西斯·克里克研究所的研究员。瑞典卡洛琳斯卡医学研究院在叙述三位获奖者贡献时指出，他们的研究成果“对生理学具有根本的重要性，并为人类探索对抗贫血、癌症和许多其他疾病的新疗法、新思路铺平了道路”。
诺贝尔委员会称，人体内氧浓度各不相同且处于随时变化中，人体细胞最基本的功能之一，是将氧气转化为人体所需的养分，且在此过程中，细胞和组织对氧的利用率在不断变化，三位科学家通过长期研究，发现了“人体内如何调节并适应氧浓度的‘开关’”，这一发现“极大扩展了人类对生理反应如何使存活成为可能的知识”。
专业人士们指出，了解“细胞如何感知和适应供氧环境变化”这一点，对治疗从贫血到癌症、从简单的外伤创口愈合到心肌梗塞等许多疾病和伤患，具有极其重大的意义。
大多数专业人士认为，尽管这一研究成果尚处于实验室阶段早期，但仍然有非常重要的价值，有助于更多科学家循此路径，探索更多控制人体内氧浓度“开关”的方式和药物，从而更有针对性地治疗某些顽症。
据瑞典公共广播电台(SR)和专业科学媒体《科学与未来》等介绍，今年负责评选诺贝尔生理学及医学奖的卡洛琳斯卡医学研究院共获得世界各地专门机构多达633个生理学及医学奖提名。
SR此前曾预测，最热门获奖人选为在引发脑部疾病的Mecp2基因突变研究方面获得关键性成果的黎巴嫩裔美国人胡达·佐格比（Huda Zoghbi）。
去年准确预测出获奖者的生物学家谢特泽（Jason Sheltzer）则认为，发现关键性DNA——CRISPR-Cas9的两位女科学家、法国人艾曼纽·夏蓬蒂（Emmanuelle Charpentier）和美国人珍妮弗·杜德娜（Jennifer Doudna）最有可能获奖，最终的结果可谓爆了个不大不小的冷门。
卡洛琳斯卡医学研究院诺贝尔委员会书记佩尔曼（Thomas Perlmann）称，他已电话通知了三位获奖者，但在联系卡埃林时遇到一些小麻烦——因不知道其电话号码，他不得不先联系卡埃林的姐姐，结果这位姐姐第一次却稀里糊涂地给了个错误的号码，“但无论如何，获奖者闻讯后十分高兴”。
文/陶短房（专栏作家）编辑狄宣亚 校对李项玲
