ITL医疗器械开发洞察:2019年医疗业新突破-诺贝尔生理学或医学奖 揭晓!

2019年诺贝尔生理学或医学奖授予三位研究人员,他们在细胞生物学中氧的作用的研究被描述为范式转换。

三位研究人员因描述细胞如何通过打开和关闭基因来感知和响应氧气水平的变化而获得2019年诺贝尔生理学或医学奖,这一发现对于了解癌症和贫血等人类疾病至关重要。

这三位科学家是马萨诸塞州波士顿达纳-法伯癌症研究所的癌症研究员William Kaelin;英国牛津大学的医学科学家Peter Ratcliffe和伦敦的弗兰西斯克里克研究所以及马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学的遗传学家Gregg Semenza。2016年,该团队还获得了艾伯特拉斯克基础医学研究奖。

虽然地球上的大多数生命已经进化为代谢氧气来生存,但细胞中的气体过多或过少都可能是灾难性的。Kaelin,Ratcliffe和Semenza鉴定了参与细胞氧感应的蛋白质以及它们如何相互作用。他们的工作为发展生物学和癌症研究等领域提供了见解,并带来了治疗癌症和贫血的药物。

剑桥大学分子生理学和病理学教授兰德尔•约翰逊(randall s.johnson)在斯德哥尔摩举行的一次新闻发布会上说:他们的研究成果几乎涵盖了生理学的各个方面。他说:“今年的诺贝尔奖得主极大地扩展了我们对生理反应如何使生命成为可能的认识”。

德克萨斯大学西南医学中心的癌症和新陈代谢生物学家、kaelin的前博士后sam mcbrayer对此表示赞同,并说该奖项证实了氧感应在生理学中的重要性。他说:癌症药物托里塞尔和佐特瑞斯等药物是科学家们细心研究的结果,“没有比这个结果更有效的了。”

Semenza和Ratcliffe都致力于研究当氧含量低时促红细胞生成激素的一个特定基因是如何和为何会启动的。促红细胞生成素会引发一系列生理反应,比如制造更多的红细胞,试图为需要的细胞提供更多的氧气。

1991年,塞门扎发现了一种叫做缺氧诱导因子(hif)的蛋白质。在研究一种名为von hippel lindau病,会导致体内囊肿和肿瘤的疾病时,kaelin在1996年发现了另一种氧气感应系统,称为vhl。kaelin表明,即使在正常的氧气条件下,没有功能性vhl基因的细胞也会出现低氧反应。Ratcliffe和他的团队随后发现,vhl蛋白与hif的一种成分hif-1α相互作用,标志着它被吞噬蛋白质的细胞机制破坏。随着hif-1α的消失,参与低氧反应的基因在正常氧气条件下保持关闭状态。

图片来源:维基百科/Jawahar Swaminathan hif-1α是细胞氧敏感的关键分子之一

基尔大学干细胞生物学研究人员尼古拉斯·福赛思说:这一发现 “挑战了首次发现的细胞生物学的正统”,因为当时科学家认为氧只是在新陈代谢中起作用,并没有影响到广泛基因的表达。但今天,他说:“ Kaelin, Ratcliffe, 和 Semenza是科学研究界的支柱,这并不轻描淡写。”

Forsyth解释说,氧感应使细胞能够适应低氧或高氧环境,这对细胞健康至关重要。许多生理功能也被这个过程微调,氧感应是治疗疾病的中心。例如,torisel和zortress靶向hif,试图减少供养体内肿瘤的血管数量。

约翰霍普金斯医学院的癌症生物学家、塞门扎大学的前博士后丹尼尔吉尔克斯(daniele gilkes)希望,这个奖项能让科学家们在设计实验时考虑到氧气水平。许多组织培养实验都是在20%的氧气浓度下进行的,因为氧气浓度是我们呼吸的浓度,但是在身体的某些地方,比如乳房,氧气浓度更像是8%。

随着科学家们开发出器官样体(organoids),即通常具有不同细胞类型和血管的器官的三维模型,人们越来越关注确保正确的细胞和结构的出现。但Gilkes说:这三位研究人员的工作强调了生理条件的重要性,而氧浓度就是其中的一部分。

这项研究已经促使研究人员开发出针对氧传感过程的药物,包括癌症。防止VHL与HIF结合并导致其降解的药物,称为脯氨酰羟化酶抑制剂,也正在被研究作为贫血和肾衰竭的治疗方法。中国监管机构在2018批准了这些药物中的第一种。

同事们称赞这三人是其他科学家的榜样。“他们是非常谦虚的人,” Dewhirst说。Simon补充道:“他们三位都把科学严谨和重复性放在了绝对最高的标准上。”

在各自的记者招待会上,三位研究者都强调了基础研究推动创新的重要性,“我们制造知识,” Ratcliffe说:“我们就是这么做的。”

人类文明的提升离不开科研人员基础研究上不断创新,不断探索,创造更有价值的知识。ITL集团在医疗器械设计,制造领域探索了40年,为医疗业合作伙伴成功解决医疗器械开发有关的问题,并提供具有建设性的医疗器械制造方案使得医疗产品最终转化为更有商业价值的医疗成品, ITL集团将进一步研究开展创新型医疗器械设计,未来有望将这些医疗技术广泛得应用到科研,生产以及生活中去。

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