今年的諾貝爾生理學或醫學獎授予了三位研究人員，他們幫助揭示了體內細胞感知和適應氧氣供應的機制。小威廉·凱林、彼得·拉特克利夫和格雷格·塞門扎因其工作分享了該獎項，他們的工作在理解——並最終治療——諸如貧血和癌症等疾病方面發揮了關鍵作用。科學家們將分享該獎項，獎金價值 900 萬瑞典克朗（907,695 美元）。
“氧氣對生命至關重要，幾乎所有動物細胞都利用氧氣將食物轉化為可用的能量，”諾貝爾委員會成員、卡羅林斯卡研究所的蘭德爾·約翰遜在瑞典宣佈該獎項的新聞釋出會上說。“這個獎項頒發給三位醫學科學家，他們發現了調節細胞在氧氣水平下降時如何適應的分子開關。”
氧氣水平可能在全身範圍內下降——例如，在高海拔地區或運動期間——或在區域性區域下降，例如在傷口部位。低氧水平或缺氧會導致新血管形成、血細胞形成或糖酵解（厭氧發酵）。已知缺氧會引發促紅細胞生成素 (EPO) 激素的升高，該激素參與紅細胞的產生，但獲獎科學家揭示了這一過程如何運作的機制。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
缺氧反應影響生理學的許多方面，包括貧血、癌症、中風、感染和心臟病發作等疾病。例如，癌細胞需要血液供應才能生長，它們可以劫持這種氧氣感應系統來產生更多的血管。這項研究已經促成了新療法的開發。
約翰·霍普金斯大學的塞門扎表明，缺氧會觸發EPO基因的表達。透過使用基因改造小鼠，他揭示了該基因旁邊的某些 DNA 片段調節其對低氧水平的反應。塞門扎發現了一種名為缺氧誘導因子 (HIF) 的蛋白質複合物，它由兩種轉錄因子組成——轉錄因子是將 DNA 轉錄成 RNA 的蛋白質——稱為 HIF-1α 和 ARNT。當氧氣水平高時，HIF-1α 會不斷降解。但當氧氣含量低時，HIF-1α 會增加，與EPO基因和其他基因結合，並觸發紅細胞生成。牛津大學和英國弗朗西斯·克里克研究所的拉特克利夫也研究了氧氣如何調節EPO基因。他的團隊和塞門扎的團隊都證明了這種機制存在於所有細胞中。
與此同時，波士頓達納-法伯癌症研究所的凱林正在研究一種名為 von Hippel-Lindau (VHL) 疾病的遺傳綜合徵，該疾病大大增加了某些家庭患癌症的風險。他表明，VHL基因編碼一種阻止癌症發生的蛋白質，並且缺乏該基因的癌細胞在受缺氧調節的基因中也具有高水平的活性。當將VHL基因引入這些細胞時，它可以將基因的活性水平恢復到正常水平。但科學家們仍然不知道氧氣水平是如何調節這種分子開關的。 2001 年，凱林和拉特克利夫同時證明，當有足夠的氧氣存在時，羥基會新增到 HIF-1α 中，從而使 VHL 與其結合並導致其降解。
這項研究已經促成了臨床應用。降低HIF-1α基因的表達可以限制腫瘤生長新血管的能力。 相比之下，增加其表達可能有助於治療貧血患者。
“對於[約翰斯]霍普金斯大學來說，今天是個好日子，”塞門紮在大學直播的新聞釋出會上說。他對今天接受培訓的每位科學家的資訊是：“我曾經和你們一樣，總有一天你們會和我一樣。我們非常幸運能擁有這份職業，讓我們能夠追隨我們的興趣和夢想，無論它們將我們引向何方。”
“我對這個訊息感到榮幸和高興，”拉特克利夫在一份宣告中說。“這是對實驗室的致敬，對那些幫助我建立實驗室並在多年來與我一起從事該專案的人們的致敬，對該領域的許多其他人的致敬，尤其要感謝我的家人對我所有起起落落的寬容。”
“我承認，像大多數科學家一樣，我確實允許自己夢想也許有一天這會發生，”凱林在達納-法伯直播的新聞釋出會上說。“當我年輕的時候，我父親最喜歡的活動是釣魚；秘密的一部分是知道在哪裡釣魚。我做對的一件事是認識到 von Hippel-Lindau 病是釣魚的好地方。”
凱林的同事讚揚了這項工作。布萊根健康中心總裁貝齊·納貝爾在達納-法伯新聞釋出會上表示，這些發現“從根本上定義了體內細胞如何感知氧氣，以及細胞如何對氧氣充足或缺氧做出反應”。凱林是該中心的高階醫師。哈佛醫學院院長喬治·戴利在同一活動中補充說，這項工作“有力地提醒人們，關鍵發現和變革性療法如何源於對基本機制的最深刻理解”。
在某些方面，獲獎者出乎意料。此前曾有猜測，今年的獎項將表彰基因編輯工具 CRISPR、免疫細胞受體（稱為 T 細胞）或光遺傳學（一種利用光控制活細胞的技術）的發現。
去年的獎項授予了免疫學家詹姆斯·P·艾利森和本庶佑，以表彰他們展示瞭如何利用免疫系統對抗癌症的工作。
編者注（10/7/19）：此報道在釋出後進行了更新，納入了約翰·霍普金斯大學的格雷格·塞門扎、達納-法伯癌症研究所的小威廉·凱林、弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫、布萊根健康中心的貝齊·納貝爾和哈佛醫學院的喬治·戴利的引言。