從蛋白到宇宙，諾貝爾獎繼續(xù)延展人類想象力
2019-11-02 09:15:59孫愛民王小
財經(jīng) 2019年23期
孫愛民 王小
2019年10月7日，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎發(fā)布現(xiàn)場
一年一度的諾貝爾獎，于2019年10月7日陸續(xù)揭曉，三項科學(xué)類獎——生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎、物理獎、化學(xué)獎，分別頒給了來自美國、英國、加拿大、瑞士、日本5個國家的9位科學(xué)家，以表彰他們在低氧信號通路、理解宇宙進化、鋰離子電池等方面的貢獻。
這屆諾貝爾獎不乏驚喜與意外，還破了100多年來的一項紀錄——化學(xué)獎獲得者、美國科學(xué)家約翰·巴尼斯特·古迪納夫（John B.Goodenough），以97歲高齡打破了諾貝爾獎歷史上最高齡得獎?wù)叩募o錄。
這些在實驗室、學(xué)術(shù)會場、大學(xué)課堂上接到得獎電話的科學(xué)家們，在得知自己獲得科學(xué)界最高榮譽時，并沒有停止科學(xué)探索的腳步。就連年近百歲的古迪納夫都表示，還要再堅持工作5年才退休，諾貝爾獎并非他科學(xué)探索的終點。
獲獎的研究是這些科學(xué)家早在20多年前，甚至40多年前的成果，有些改變了人類對于自身和宇宙的認知，有些為進一步的未知探索提供了工具，有的已經(jīng)深深融入到人類的日常生活。
第一天開獎，打開疾病治療新思路
10月7日首頭籌的是，美國遺傳學(xué)家格雷格·西門扎（Gregg L.Semenza），英國醫(yī)學(xué)家、分子生物學(xué)家彼得·拉特克利夫（Sir Peter J.Ratcliffe），美國癌癥學(xué)家、哈佛醫(yī)學(xué)院教授威廉·凱林（William G.Kaelin），三人分享諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
近兩年，不少機構(gòu)、個人在預(yù)測諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎時，將這三位科學(xué)家“打包”放在一起。科普作家郭曉強博士在近兩年都預(yù)測，三位科學(xué)家在低氧信號通路中的學(xué)術(shù)貢獻將獲得諾貝爾獎。不過當最終果出來時，“猜中了開頭但沒猜中尾”的郭曉強仍感慨，“原來以為再等兩年，果提前了?！?/p>
2010年與2016年，這三位科學(xué)家“組團”獲得加拿大的蓋爾德納國際獎、美國拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)獎，后者更是有“小諾貝爾獎”之稱。這也給了不少人大膽預(yù)測的勇氣。
諾獎委員會給出的獲獎理由是：“表彰他們在理解細胞感知和適應(yīng)氧氣變化機制中的貢獻”。
細胞在不同濃度的氧環(huán)境中，尤其是低氧環(huán)境中如何反應(yīng)、如何對器官產(chǎn)生影響，這一未知領(lǐng)域關(guān)系到諸多疾病的治療。
低氧可增加促紅細胞生成素（EPO）含量。比如，當人處于高海缺氧環(huán)境時，新陳代謝發(fā)生變化，開始生長出新的血管，制造新的紅細胞。三位科學(xué)家所做的，正是找出這種身體反應(yīng)背后的基因表達。
此次獲獎?wù)咧弧⑦z傳學(xué)家西門扎，最初研究方向是地中海貧血癥的發(fā)病原因，在研究過程中他無意間接觸到紅細胞生成素（EPO），從而改變了研究方向。
1995年，西門扎團隊純化了一種叫做缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）的蛋白質(zhì)，并證實了HIF-1，是通過紅細胞和血管新生介導(dǎo)了機體在低氧條件下的適應(yīng)性反應(yīng)。此后他的團隊又鑒定出多種HIF-1調(diào)節(jié)的低氧誘導(dǎo)基因。HIF-1發(fā)現(xiàn)的意義在于說明低氧感知是一個非常重要的生物學(xué)過程，具有廣泛的生物學(xué)意義，HIF-1與動物的代謝調(diào)節(jié)、血管新生、胚胎發(fā)育、免疫和腫瘤等都直接相關(guān)。
另一位獲獎?wù)摺绹肿由飳W(xué)家凱林（Wil-liam Kaelin），原本對基礎(chǔ)研究幾無興趣的凱林，只想成為一名臨床醫(yī)生，機緣際會在經(jīng)歷一段時間實驗室系統(tǒng)培訓(xùn)后，他開始自己的抑癌基因研究，選擇對象是VHL突變相關(guān)的腎癌。然后，凱林與同事意外發(fā)現(xiàn)，即使正常情況下，VHL突變細胞仍可大量表達低氧誘導(dǎo)基因。而之所以這樣，是由于VHL基因突變破壞了HIF-1α在常氧下的降解能力。
凱林的發(fā)現(xiàn)，很好解釋了腎癌高度血管化的現(xiàn)象，然而一個新問題是，即VHL蛋白在常氧環(huán)境下降解HIF-1α的機制。
三位獲獎?wù)咧弧⒎肿由飳W(xué)家拉特克利夫發(fā)現(xiàn)，肝癌細胞移植入小鼠體內(nèi)成瘤后，在缺氧區(qū)出現(xiàn)大量低氧誘導(dǎo)基因如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等，如破壞HIF-1則使低氧誘導(dǎo)基因表達不再升高，并且腫瘤組織生長減緩。
拉特克利夫的研究果一方面證明了低氧信號通路廣泛的生物學(xué)作用，而且也與凱林腎癌的果產(chǎn)生了密切聯(lián)系。
“低氧信號通路闡明了機體在不利環(huán)境下的適應(yīng)機制，包括低氧促進紅細胞生成增多、耗氧量降低等代償性效應(yīng)以減少氧不足造成的機體損傷?！惫鶗詮妼Α敦斀?jīng)》記者分析。
低氧信號通路的探索，為臨床上治療疾病提供了新思路。以腫瘤為例，腫瘤細胞為形成細胞團，細胞團內(nèi)部便是缺氧環(huán)境，新生的毛細血管可以給腫瘤細胞提供養(yǎng)料，但如果能夠阻斷HIF的功能，不讓毛細血管進入，腫瘤細胞團就會壞死。
目前已經(jīng)有以VEGF為靶點的單克隆抗體藥物問世，如用來治療腫瘤或眼部疾病的安維?。ˋvastin）。
“如果以HIF為靶點，HIF調(diào)控下游的所有生長因子都會被抑制。因此HIF的應(yīng)用范圍更廣，按道理說療效應(yīng)該會更好?！痹?jīng)在西門扎團隊工作過的王廣良博士在接受媒體采訪時分析。
以HIF為新靶點將會有更廣泛的應(yīng)用研發(fā)，不過，巨大的風(fēng)險曾經(jīng)讓藥企、資本不敢進入。如今諾獎一錘定音，或許為新藥的研發(fā)投入帶來契機。
物理獎，回歸“星辰大?！?/h3>
如果用美國情景喜劇《生活大爆炸》中的人物來描述今年的諾貝爾物理獎，理論物理學(xué)家謝耳朵要鬧別扭了，因為今年的物理學(xué)獎頒給了Raj。Raj是一名天體物理學(xué)家。
10月8日，諾貝爾獎委員會宣布，瑞士天文學(xué)家米歇爾·梅耶（Michel Mayor）、瑞士天文學(xué)家迪迪埃爾·克羅茲（Didier Queloz）因“共同發(fā)現(xiàn)了第一顆圍繞類太陽恒星運轉(zhuǎn)的系外行星”獲獎，將平均分享二分之一的獎金。
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