【诺贝尔医学奖】解释细胞与氧气关系　开启治疗贫血及癌症新方向

2019年诺贝尔生理或医学奖揭晓，由三位学者凯林（William G. Kaelin Jr）、拉特克利夫（Sir Peter J. Ratcliffe），塞门扎（Gregg L. Semenza）共同获得。他们的发现协助解释了细胞感知氧气的完整机制，开启治疗贫血及癌症新方向。

氧气是人类生存必不可少的东西，科学家知道细胞需要氧气，但并不太了解细胞获得氧气后，更详细的作用机理。如人类知道细胞会制造酵素，把氧气和营养化做能源，也知道细胞在缺氧状况下会发动应对机制，但中间还有很多谜团未解开。

低氧环境如何令红血球增加？

其中一个就是，是什么作用机理，会令细胞在低氧环境下（如高山或剧烈运动），产生红血球生成素（EPO）。EPO在20世纪被发现，作用是令红血球增加，提高氧气供应。人类已尝试运用EPO，治疗贫血。

塞门扎与拉特克利夫的团队分别发现，控制EPO的产生，是人类的细胞基因。细胞会对低氧环境作出反应，继而指示产生EPO。而塞门扎发现这个过程会由一个酵素进行，酵素会在低氧环境时前往该特定基因处，他把这种酵素称之为“缺氧诱导因子”（HIF）。研究发现在低氧环境下，HIF会显著上升。

研究遗传病时发现另一半的机制

但得悉HIF的作用还不足以解释整个流程：在低氧环境下HIF会增加，起到增加EPO的作用，那在正常情况下又是甚么机制控制HIF水平？这个发现由凯林在研究一个看似毫不相干的遗传病时获得。

凯林是癌症研究专家，他在研究希佩尔-林道综合症（又名VHL综合症）的遗传病时，意外发现VHL基因是控制HIF的关键。希佩尔-林道综合症的原因是VHL基因突变，导致身体好发癌症。凯林发现这些患者的细胞出现不寻常的“低氧环境反应”，HIF水平出奇地高，研究发现当VHL基因恢复正常后，HIF水平会下降恢复正常。

新药干扰细胞产生红血球生成素

这项发现不但让人类成功解释了细胞如何因应氧气环境调节身体，也发现令癌细胞生长的重要元素───氧气，是如何得来的。希佩尔-林道综合症就是因为VHL基因突变，无法控制HIF水平，令细胞一直以为氧气不足，产生EPO带来大量氧气，不断促进癌细胞生长。

医学家从此可以透过这一系列的机制，更有效地开发干扰细胞产生EPO的药物。不论增加氧气治疗贫血，或是减少氧气控制癌症，起到关键作用。