陶詩秀

想象一下，你參加了一場100米賽跑，在全力沖刺后渾身汗如雨，嘴巴大口大口地呼吸，渴望能補充身體消耗的氧氣。

為什么我們的身體能夠知道運動后需要加快呼吸呢？這一切都得歸功于體內(nèi)的微型氧氣探測器——缺氧誘導(dǎo)因子。

缺氧誘導(dǎo)因子的發(fā)現(xiàn)，要感謝三位科學(xué)家：美國哈佛醫(yī)學(xué)院的威廉·凱林、美國約翰霍普金斯政策研究所的格雷格·塞門薩和英國研究癌癥的彼得·雷克里夫。

他們揭露了細胞怎么透過穩(wěn)定缺氧誘導(dǎo)因子適應(yīng)缺氧環(huán)境的神祕面紗，也因此獲得2019年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎的殊榮。

關(guān)掉警報窒息癌細胞

在癌癥中，很多惡化的細胞都會產(chǎn)生大量缺氧誘導(dǎo)因子，讓癌細胞能夠適應(yīng)腫瘤中的低氧環(huán)境。在不清楚這個機制以前，人們多半只能以手術(shù)切除，或是副作用強烈的化療來治療癌癥。

但現(xiàn)在我們可以嘗試抑制癌細胞中的缺氧誘導(dǎo)因子，既能讓癌細胞“窒息”，又不影響到正常細胞。這重大的發(fā)現(xiàn)，獲得了諾貝爾獎。

警報超載啟動機制

與此同時，研究罕見遺傳疾病林道癥候群的凱林發(fā)現(xiàn)，在細胞中，有一種VHL蛋白平時會與缺氧誘導(dǎo)因子結(jié)合，讓缺氧誘導(dǎo)因子被分解掉，而不會累積在細胞中。

但是當VHL蛋白出現(xiàn)異常時，就無法協(xié)助分解缺氧誘導(dǎo)因子，這時細胞中大量累積的缺氧誘導(dǎo)因子就會使得細胞異常增生，進而容易形成癌癥。

凱林的研究拼湊起缺氧誘導(dǎo)因子的故事：在正常氧氣充足的環(huán)境中，細胞中的PHDs酵素會利用氧氣當材料，幫缺氧誘導(dǎo)因子貼上標簽，讓VHL蛋白能夠認得缺氧誘導(dǎo)因子，進而協(xié)助移除。

但是當細胞缺乏氧氣時，PHDs酵素就沒有原料可以幫缺氧誘導(dǎo)因子貼上標簽，使得VHL蛋白不認得缺氧誘導(dǎo)因子，也就沒辦法協(xié)助移除。

這時，在細胞中大量累積的缺氧誘導(dǎo)因子會與DNA產(chǎn)生反應(yīng)，啟動抵抗惡劣環(huán)境的基因功能，幫助細胞渡過難關(guān)。

當身體因為激烈運動進入缺氧狀態(tài)時，腎臟會刺激骨髓制造更多紅血球，提高血液攜帶氧氣的能力。然而過去醫(yī)學(xué)界只知道腎臟能探測到缺氧狀態(tài)，卻不清楚腎臟是怎么知道的。

塞門薩首先發(fā)現(xiàn)，在缺氧時，腎臟細胞中會累積大量的缺氧誘導(dǎo)因子，促使腎臟細胞產(chǎn)生紅血球生成素，來刺激骨髓制造紅血球。

塞門薩和雷克里夫經(jīng)過努力不懈的測試發(fā)現(xiàn)，除了腎臟細胞外，全身的細胞竟然都有能力產(chǎn)生缺氧誘導(dǎo)因子，就像警報一樣引發(fā)身體作出反應(yīng)，應(yīng)付缺氧的狀況。

例如，當身體組織的細胞需要氧氣時，細胞就會累積缺氧誘導(dǎo)因子，促使周圍生成更多微血管，供應(yīng)自己更多氧氣。

PHDs酵素無法幫缺氧誘導(dǎo)因子貼上標簽，累積的HIF就會促使DNA啟動缺氧因應(yīng)機制。

氧氣充足時

PHDs酵素會利用氧氣幫缺氧誘導(dǎo)因子貼上標簽，讓VHL蛋白能認得并移除。